導(dǎo)熱硅膠的概述
"傳統(tǒng)的導(dǎo)熱材料多為金屬如：Ag、Cu、A1和金屬氧化物如A12O3、MgO、BeO以及其他非金屬材料如石墨、炭黑,Si3N4,A1N.隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)導(dǎo)熱材料提出了新的要求，希望材料具有優(yōu)良的綜合性能。如在電氣電子領(lǐng)域由于集成技術(shù)和組裝技術(shù)的迅速發(fā)展，電子元件、邏輯電路的體積成千成萬(wàn)倍的縮小，則需要高導(dǎo)熱性的絕緣材料。近幾十年來(lái)，高分子材料的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，用人工合成的高分子材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)工業(yè)中使用的各種材料,特別是金屬材料，已成為世界科研努力的方向之一。"
一、什么是導(dǎo)熱硅膠片
導(dǎo)熱硅膠片是以硅膠為基材，添加金屬氧化物等各種輔材，通過(guò)特殊工藝合成的一種導(dǎo)熱介質(zhì)材料。導(dǎo)熱硅橡膠是以有機(jī)硅樹(shù)脂為粘接材料，填充導(dǎo)熱粉體達(dá)到導(dǎo)熱目的的高分子復(fù)合材料。
二、常用導(dǎo)熱硅膠片基體材料與填料
有機(jī)硅樹(shù)脂（基礎(chǔ)原料）
1.絕緣導(dǎo)熱填料：氧化鋁、氧化鎂、氮化硼、氮化鋁、氧化鈹、石英等有機(jī)硅增塑劑
2. 阻燃劑：氫氧化鎂、氫氧化鋁
3.無(wú)機(jī)著色劑（顏色區(qū)分）
4. 交聯(lián)劑（粘接性能要求）
5.催化劑（工藝成型要求）
注：導(dǎo)熱硅膠片起到導(dǎo)熱作用，在發(fā)熱體與散熱器件之間形成良好的導(dǎo)熱通路，與散熱片，結(jié)構(gòu)固定件(風(fēng)扇)等一起組成散熱模組。
填料包括以下金屬和無(wú)機(jī)填料：
1.金屬粉末填料：銅粉.鋁粉.鐵粉.錫粉.鎳粉等；
2.金屬氧化物：氧化鋁.氧化鉍.氧化鈹.氧化鎂.氧化鋅；
3.金屬氮化物：氮化鋁.氮化硼.氮化硅；
4.無(wú)機(jī)非金屬：石墨.碳化硅.碳纖維.碳納米管.石墨烯.碳化鈹?shù)?/span>
三、導(dǎo)熱硅膠的分類(lèi)
導(dǎo)熱硅膠可分為：導(dǎo)熱硅膠墊片和非硅硅膠墊片。絕大多數(shù)導(dǎo)熱硅膠的電絕緣性能，最終是由填料粒子的絕緣性能決定的。
1、導(dǎo)熱硅膠墊片
導(dǎo)熱硅膠墊片又分為很多小類(lèi)，每個(gè)都有自己不同的特性。
2、非硅硅膠墊片
非硅硅膠墊片是一款高導(dǎo)熱性能的材料，雙面自粘，在電子組件裝配使用時(shí)，低壓縮力下表現(xiàn)出較低的熱阻和較好的電氣絕緣特性。在-40℃~150℃可以穩(wěn)定工作。滿(mǎn)足UL94V0的阻燃等級(jí)要求。
四、導(dǎo)熱硅膠的導(dǎo)熱機(jī)理
導(dǎo)熱硅膠的導(dǎo)熱性能取決于聚合物與導(dǎo)熱填料的相互作用。不同種類(lèi)的填料具有不同的導(dǎo)熱機(jī)理。
1、金屬填料的導(dǎo)熱機(jī)理
金屬填料的導(dǎo)熱主要是靠電子運(yùn)動(dòng)進(jìn)行導(dǎo)熱,電子運(yùn)動(dòng)的過(guò)程伴隨著熱量的傳遞。
2、非金屬填料的導(dǎo)熱機(jī)理
非金屬填料導(dǎo)熱主要依靠聲子導(dǎo)熱，其熱能擴(kuò)散速率主要取決于鄰近原子或結(jié)合基團(tuán)的振動(dòng)。包括金屬氧化物、金屬氮化物以及碳化物。
五、如何使用導(dǎo)熱硅膠片
一般在設(shè)計(jì)初期就要將導(dǎo)熱硅膠片加入到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與硬件、電路設(shè)計(jì)中。考量因素一般有：導(dǎo)熱系數(shù)考量、結(jié)構(gòu)考量、EMC 考量、減震吸音考量、安裝測(cè)試等方面。
1、選擇散熱方案：電子產(chǎn)品現(xiàn)在往短小輕薄的趨勢(shì)發(fā)展，一般采用被動(dòng)散熱方式,傳統(tǒng)以散熱片方案為主；現(xiàn)趨勢(shì)是取消散熱片，采用結(jié)構(gòu)散熱件(今屬支架,金屬外殼)；或散熱片方案和散熱結(jié)構(gòu)件方案結(jié)合；在不同的系統(tǒng)要求和環(huán)境下,選擇性?xún)r(jià)比最好的方案。
2、若采用散熱片方案，不建議直接采用低導(dǎo)熱能力的導(dǎo)熱雙面膠；也不建議采用不具備減震功能的導(dǎo)熱硅脂；建議采用金屬掛鉤接或塑膠 pushpin 來(lái)操作，選用 0.5mm 厚度的導(dǎo)熱硅膠片配合使用，這兩種方案安裝操作方便，還可以不使用被膠，散熱效果會(huì)比導(dǎo)熱雙面膠好很多，更安全可靠?？偟某杀旧习▎蝺r(jià)，人力，設(shè)備會(huì)更有競(jìng)爭(zhēng)力。
3、選擇散熱結(jié)構(gòu)件類(lèi)散熱，則需要考慮散熱結(jié)構(gòu)件在接觸面的結(jié)構(gòu)形態(tài)局部突起、局部避位等，在結(jié)構(gòu)工藝和導(dǎo)熱硅膠片的尺寸選擇上做好平衡。在工藝允許的條件下盡量建議不選擇特別厚的導(dǎo)熱硅膠片。這里一般為操作方便建議采用單面被膠，將帶被膠面貼到散熱結(jié)構(gòu)件上；這里要特別選擇壓縮比好的，保證一定的壓力給導(dǎo)熱硅膠片.（導(dǎo)熱硅膠片的厚度選擇必須大于散熱結(jié)構(gòu)件與熱源的理論間隙上限工差，一般可以多 1mm---2mm。）
選擇散熱結(jié)構(gòu)件散熱時(shí)也要在 PCB 布局時(shí)考慮元器件的位置，高低和封裝形式，可以將一些熱源放置規(guī)律，減少散熱結(jié)構(gòu)件成本。
六、怎么選擇導(dǎo)熱硅膠片
導(dǎo)熱系數(shù)選擇
導(dǎo)熱系數(shù)選擇最主要還是要看熱源功耗大小，以及散熱器或散熱結(jié)構(gòu)的散熱能力大小。一般芯片溫度規(guī)格參數(shù)比較低，或?qū)囟缺容^敏感，或熱流密度比較大（一般大于0.6w/cm3 需要做散熱處理，一般表面小于0.04w/cm2 時(shí)候都只需要自然對(duì)流處理就可以）這些芯片或熱源都需要進(jìn)行散熱處理，并且盡量選擇導(dǎo)熱系數(shù)高點(diǎn)的導(dǎo)熱硅膠片。消費(fèi)電子行業(yè)一般不允許芯片結(jié)溫高于85 度，也建議控制芯片表面在高溫測(cè)試時(shí)候小于75 度，整個(gè)板卡的元器件也基本采用的是商業(yè)級(jí)元器件，所以系統(tǒng)內(nèi)部溫度常溫下建議不超過(guò) 50度。第一外觀(guān)面，或終端客戶(hù)受能接觸的面建議溫度在常溫下得低于 45 度.選擇導(dǎo)熱系數(shù)較高的導(dǎo)熱硅膠片可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求和保留一些設(shè)計(jì)裕度。
注解：熱流密度：定義為：?jiǎn)挝幻娣e（1 平方米）的截面內(nèi)單位時(shí)間（1 秒）通過(guò)的熱量.結(jié)溫它通常高于外殼溫度和器件表面溫度。結(jié)溫可以衡量從半導(dǎo)體晶圓到封裝器件外殼間的散熱所需時(shí)間以及熱阻。
七、影響導(dǎo)熱硅膠導(dǎo)熱系數(shù)的因素
1、聚合物基體材料的種類(lèi)和特性
基體材料的導(dǎo)熱系數(shù)超高，填料在基體的分散性越好及基體與填料結(jié)合程度越好，導(dǎo)熱復(fù)合材料導(dǎo)熱性能越好。
2、填料的種類(lèi)
填料的導(dǎo)熱系數(shù)越高，導(dǎo)熱復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能越好。
3、填料的形狀
一般來(lái)說(shuō)，容易形成導(dǎo)熱通路的次序?yàn)榫ы?/span> >纖維狀 > 片狀 > 顆粒狀，填料越容易形成導(dǎo)熱通路，導(dǎo)熱性能越好。
4、填料的含量
填料在高分子的分布情況決定著復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。當(dāng)填料含量較小時(shí)，起到的導(dǎo)熱效果不明顯；當(dāng)填料過(guò)多時(shí)，復(fù)合材料的力學(xué)性能會(huì)受到較大的影響。而當(dāng)填料含量增至某一值時(shí)，填料之間相互作用在體系中形成類(lèi)似網(wǎng)狀或者鏈狀的導(dǎo)熱網(wǎng)鏈，當(dāng)導(dǎo)熱網(wǎng)鏈的方向與熱流方向一致時(shí)，導(dǎo)熱性能最好。因此，導(dǎo)熱填料的量存在著某一臨界值。
5、填料與基體材料界面的結(jié)合特性
填料與基體的結(jié)合程度越高，導(dǎo)熱性能越好，選用合適的偶聯(lián)劑對(duì)填料進(jìn)行表面處理，導(dǎo)熱系數(shù)可提高10%—20%。（來(lái)源：傲川科技、氟硅材料）
