四、導熱介質介紹

導熱材料能填充界面間隙，降低界面熱阻！
選擇導熱材料關注接觸熱阻（微小間隙填充能力）、材料導熱性能以及實際使用條件。

導熱材料分類：為滿足不同場合的散熱需求目前很多導熱材料廠家開發了各種各樣 的界面導熱材料，根據界面導熱材料的特點，可以大致分為以下幾類：
金屬材料，如Sn/Pb焊料等、導熱（硅）脂類、導熱硅橡膠類，如導熱墊等、膠水類，如315膠等、導熱粘性模（帶）類、相變導熱材料類、混合物類（compounds)、導熱絕緣墊片（無彈性）等等。。。

常用的界面導熱材料——導熱脂
? 通常由復合型導熱固體填料、高溫合成油（基礎油如硅油），并加有穩 定劑和改性添加劑調配而成的均勻膏狀物質，常用的導熱脂為白色，也 有灰色或金色的導熱脂等顏色。導熱顆粒通常采用氧化鋅、氧化鋁、氮 化硼、 氧化銀、銀粉、銅粉等。
1）為最常見的界面導熱材料 ）為最常見的界面導熱材料, 常采用印刷或點涂方式進行施加。 常采用印刷或點涂方式進行施加。
2)
2)用于散熱器和器件之間，散熱器采用機械固持，最主要的優點為維修方便,價 格便宜。
3）因可以很好的潤濕散熱器和器件表面，減小接觸熱阻，所以其導熱熱阻很小， 適合大功率器件的散熱。
4）使用時需要印刷或點涂，操作費時，工藝控制要求較高，難度大。

導熱脂厚度與性能的關系
熱阻與硅脂厚度的關系圖
硅脂厚度與組裝壓力的關系圖
結論：厚度越薄，熱阻越小，因此使用時要控制厚度
使用方法
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導熱硅脂使用前，需要用干凈碎棉布沾酒精進行先將器件、散熱器表面擦洗干凈。
•
導熱硅脂使用時要求采用鋼片等印刷工裝進行硅脂的印刷施加，如下圖所示，可根據實際單板布局情況靈活選擇印刷在器件或散熱器上。

印刷在器件上
印刷在散熱器上

•采用工裝進行硅脂印刷時，需要對印刷面積進行控制。
導熱硅脂印刷涂覆面積推薦占器件與散熱器總接觸面積的70％～80％.
•我司導熱硅脂可印刷最小厚度為0.08mm，推薦印刷工裝的鋼網厚度采用0.08～0.12mm； 對于平面度較差的裝配，可適當增加鋼網厚度。對于手工涂抹硅脂的器件，要求硅脂盡可能 少 熱設計 http://www.93ssc.com
高導熱系數導熱硅脂應用時可通過合理設計工裝，控制厚度，從而減小熱阻，因此厚度控 制工藝是導熱硅脂應用的難點。

使用注意事項

1） 導熱硅脂本身是絕緣介質，但是由于施加的層薄，難以避免固體凸點的接觸，通 常需要絕緣的地方不能使用導熱硅脂。
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2）為獲得較好的接觸性能，安裝時需要一定的緊固力（>5psi）。
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3）硅脂在使用時都會有硅油滲出，造成硅油污染，不適合周圍有裸露觸點的繼電器的 場合。
使用注意事項
使用方法詳見《結構工藝規范庫》數據庫中的導熱材料存儲與使用規范！

導熱硅脂的穩定性

常用的界面導熱材料——導熱膠
? 簡介：主要由膠粘劑與導熱顆粒組成，施加前是膏狀混合物，施加后在一定的時間和條件下分 子交連，固化。常用的導熱膠按照膠體類型來分可以分為：環氧樹脂系（Epoxy based）、丙烯酸系 （Acrylic based）、有機硅系（silicone based）。按照組份分單組份、雙組份。
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具有較好的粘結作用，不需機械固持；
?雙組分，但無需混合，一邊涂膠，一邊涂固化水，具有使用方便，常溫固化，固化條件簡單、固化 速度快等優點；
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導熱系數低（約0.8W/mk），只適合用于小功率器件的散熱；
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導熱界面層的厚度一般在4～5mil之間；
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可返修；
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對散熱器表面狀態敏感，表面污染的器件或散熱器的結合力弱；
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現場工藝控制嚴格，膠層太厚或固化水太多都會影響結合力。
導熱膠：我司目前生產采用的導熱膠為丙烯酸系導熱膠Loctite315

315導熱膠的使用方法
1、首先用酒精擦拭芯片和散熱器粘接面；晾干（約1min后即可）
2、采用0.12mm的導熱膠印刷工裝，涂膠方式推薦為固化水涂在散熱器上，導熱膠涂在芯片表面。
3、采用干凈的毛刷在散熱器上刷涂固化水，不超過2滴，使粘結面有潤濕的痕跡即可.然后待固化 水揮發15s—1min后（不能超過30min），組裝上散熱器。
4、采用5-10N的壓力，從中間均勻擠壓散熱器，以使膠層均勻分布，實現良好的粘結層；
5、固化時，采用壓塊工裝施加約1psi的壓強，以控制膠層的厚度在0.15mm以下；
6、一般情況下，40min后，315膠的粘接強度可達到完全固化的80％；24h后，315膠可完全固化。
備注：
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芯片表面凹凸不平的特殊情況（例如FCBGA），則芯片表面也需要先涂固化水之后再涂膠。

我司對導熱膠的性能要求?
施工性能：容易涂布，與我司現有印刷工藝兼容?
絕緣性能：導熱膠必須絕緣?
固化特性：在供應商所給的條件下能完全固化，固化條件和時間要方便操作。?
剪切強度：剪切強度高，使用時無需額外的機械固持。（Min 200psi）?
抗振動：通過標準的震動試驗（以滿足在運輸過程中，散熱器不掉件）?
耐溫性：在使用溫度下仍具有一定的強度，保持散熱器不掉落。?
返修要求：可返修
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環境適應性：滿足GR3108環境可靠性要求
?存在某些芯片因周圍器件干涉，無法使用手持式刷膠工裝將315膠涂在芯片上，可使用翻蓋工裝，將 315膠涂在散熱器上。禁止手工刷膠。
——315膠的詳細使用事項參見《導熱膠存儲與使用規范》

常用的界面導熱材料——導熱墊(Thermal conductive Gap pad)
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主要應用及特點：?
主要用于當半導體器件與散熱表面之間有較大間隙需要填 充，
或幾個芯片要同時要共用散熱器或散熱底盤時，但間隙不 一樣的場合，?
或加工公差加大的場合，表面粗糙度較大的場合。?
同時由于導熱墊的彈性，使導熱墊能減振，防止沖擊，且 便于安裝和拆卸。

我們公司認證的導熱墊一般用在芯片與結構件進行直接接觸導熱，或光電轉換模塊上用到的 激光驅動器與結構件及屏蔽罩進行直接接觸導熱。
Gap pad 3000s比Gap pad vo soft貴，一般情況下，導熱系數越高，成本越高。
對導熱墊的性能要求和主要檢測項目：
1）導熱系數和熱阻：熱性能滿足要求
2）硬度：優先選用硬度較低的材料
3）絕緣性能：要求耐壓滿足產品需求（一般3KV）
4）阻燃：要求材料阻燃級別達到V1及以上
5）油離度和出氣量：滿足Bellcore標準要求，越低越好

常用的界面導熱材料－相變導熱膜
功能特點：
1）具有一定的相變溫度：一般在40－70度之間，
2）使用時需要機械固定，一般需實現5~20psi的界面壓力，
3）熱阻最低可以達到0.01℃.In2/W，適合用于大功率器件的界面導熱，
4）材料厚度一般在3－5mil之間，
5）可分為絕緣型和非絕緣型兩大類，絕緣型的可以使用于需要絕緣的場所。

相變導熱膜的優點：?
可根據安裝環境，制備成合適的尺寸，便于安裝，效率和利 用率高，組裝成本較低；
多為石蠟及其改性材料，環保無污染，滿足環護要求；?
具有較低的熱阻、相變特性、觸變性、優良的潤濕性；絕緣 特性，可以適合于有絕緣要求的界面。?
厚度一定，熱阻可控性好。
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相變導熱膜的缺點：?
無粘結作用、需機械固持；?
使用過程中需發生相變，方可很好的潤濕界面

相變導熱膜應用方法示例
Step1：將相變膜貼在散熱器或器件上；
Step2：垂直力撕去離心紙；
Step3：組裝好器件，擰緊螺釘，完成組裝即可。
? 對于中間有載體，不需離心紙保護的相變膜，根據預先制定好的形狀，直接將相變膜置放在器件或 散熱器的指定部位，安裝好螺釘即可。

對導熱相變導熱膜的要求?
絕緣性能：絕緣型相變膜要求絕緣耐壓滿足產品要求?
相變溫度：易于操作，等于或低于我司一器件的殼溫?
材料本身容易 操作，方便組裝
可拆卸、返修?
熱阻低，滿足不同功率器件的界面傳熱需求?
熱阻穩定性：高溫或溫度循環條件下要求熱阻穩定

常用的界面導熱材料——導熱雙面膠帶
定義：膠帶是膠粘劑中特殊類型, 將添加有導熱 填料的膠液涂于基材上，形成雙面膠帶狀的界面導熱 材料。雙面膠帶可分為溶劑活化型、加熱型和壓敏型。 導熱雙面膠帶絕大部分屬于壓敏膠粘帶。
組成：壓敏膠粘劑、基材、底層處理劑、背面處 理劑和隔離紙
主要特點：
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1、可根據界面形狀靈活制備各種形狀
2、具有較好的粘結力，某些場合下可以取代螺 釘固定?
3、導熱系數一般較低，多用于小功率器件?
4、操作方便簡單

業界應用情況：
Case1：Alcatel T7324上采用導熱雙面膠帶作為界面導熱材料，在散熱器兩邊對角點硅膠加固。
Case2：HPDL380G3系列服務器所有散熱器皆用導熱雙面膠帶作為界面導熱材料，散熱器上有一
些小螺釘，如下圖所示：

應用要求：
1、待粘結的表面必須很平整，平整度小于0.025mm/mm。
2、為提高粘結的可靠性，需增加其他簡易輔助固定措施。

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