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導熱界面材料基本概述：作用 、種類、特性與選擇
發(fā)布：導熱界面材料廠家
時間：2021-11-13 17:20:42
導熱界面材料背景
散熱一直是電子工業(yè)一項重點研究的工作，電子元器件的實際工作溫度是影響其可靠性的關鍵因素之一。隨著電子設備向著小型化、高功耗發(fā)展，其功耗密度逐步增加,電子設備的發(fā)熱量也成倍增加，這也對系統(tǒng)的散熱性能提出了更高的要求；導熱界面材料由此誕生。
導熱界面材料基本概述
導熱界面材料，英文為Thermal Interface Materials ，簡稱TIM，又稱為熱界面材料或者界面導熱材料，是一種普遍用于IC封裝和電子散熱的材料，主要用于填補兩種材料接合或接觸時產(chǎn)生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，減少傳熱接觸熱阻，提高器件散熱性能。
在微電子材料表面和散熱器之間存在極細微的凹凸不平的空隙，如果將它們直接安裝在一起，它們間的實際接觸面積只有散熱器底座面積10%，其余均為空氣間隙。因為空氣熱導率只有0.024W/(m*K)，是熱的不良導體，將導致電子元件與散熱器間的接觸熱阻非常大，嚴重阻礙了熱量的傳導，最終造成散熱器的效能低下。使用具有高導熱性的熱界面材料填充滿這些間隙，排除其中的空氣，在電子元件和散熱器間建立有效的熱傳導通道，可以大幅度降低接觸熱阻，使散熱器的作用得到充分地發(fā)揮。熱界面(接觸面)材料在熱管理中起到了十分關鍵的作用，是該學科中的一個重要研究分支。
為了滿足電子類產(chǎn)品的散熱需求，導熱界面材料也是種類繁多，市場上常用的導熱界面材料有：導熱硅膠片、導熱膠泥、導熱凝膠、導熱雙面膠、導熱硅脂、導熱灌封膠、導熱粘接膠、導熱石墨片、導熱矽膠布、導熱相變材料等，那今天，NFION導熱界面材料廠家就來跟您講訴下導熱界面材料的幾個關鍵特性有哪些？
一．熱特性
1 熱阻抗
熱阻等于R=d/k，此等式表明熱阻與導熱系數(shù)k成反比，與材料厚度成正比。也就是說材料的導熱系數(shù)是一個常數(shù)，熱阻只與材料的厚度有關，厚度越厚熱阻就越大，反之越小。
接觸熱阻是可以人為控制的，依據(jù)接觸表面選擇合適的導熱界面材料。這樣才能控制總導熱阻抗。
2 導熱系數(shù)
導熱系數(shù)是確定導熱界面材料的導熱能力的標志。導熱系數(shù)越大導熱性能越好。
二 電氣特性
1 擊穿電壓
擊穿電壓的測量是在特定的條件下導熱材料可以經(jīng)受多大的電壓值。此數(shù)值表明了導熱界面材料的電絕緣能力。該數(shù)值在潮濕，高溫環(huán)境下會受到影響，因為導熱界面材料吸收了空氣中的水分。
2 體積電阻率
體積電阻率用于度量單位體積材料的容積電子阻力。體積電阻率是指導熱界面材料在通電組件和金屬散熱器件之間電流泄漏的能力。和擊穿電壓一樣也會受潮濕和高溫的影響還使體積電阻率下降。
三 彈性體特性
1 壓縮變形
壓縮變形是指偏轉(zhuǎn)時施加的合力。當施加壓縮負荷時，彈性體材料會發(fā)生形變，但材料的體積保持不變。壓縮變形特性可能會根據(jù)部件的的幾何體，偏轉(zhuǎn)率和探針的大小等而發(fā)生變化。
2 應力弛豫
當在導熱界面材料上施加壓力時，較初的變形后，會緩慢地發(fā)生弛豫過程，隨后除去壓力，這一過程會持續(xù)到壓力負荷與材料的內(nèi)在強度達到平衡為止。
3 壓縮形變
壓縮形變是應力弛豫的結(jié)果，導熱界面材料忍受壓力負荷的時間過長，部分變形就會成為較久變形，在負荷減輕之后不可恢復。
如何選擇導熱界面材料？
我們了解了導熱界面材料的基本介紹后，如何選擇合適導熱界面材料呢？首先根據(jù)客戶的應用確定導熱界面材料的類型；其次根據(jù)產(chǎn)品的導熱系數(shù)、厚度、尺寸、密度、耐電壓、使用溫度等參數(shù)來選擇合適的導熱界面材料。
厚度的選擇與客戶需要解決散熱的產(chǎn)品貼放TIM 位置的間隙大小及TIM 產(chǎn)品本身的密度、硬度、壓縮比等參數(shù)相關，建議樣品測試后再確定具體參數(shù)。導熱系數(shù)的選擇最主要看需要解決散熱的產(chǎn)品熱源功耗大小，以及散熱器或散熱結(jié)構(gòu)的散熱能力大小。
尺寸大小以覆蓋熱源為最佳選擇，而不是覆蓋散熱器或散熱結(jié)構(gòu)件的接觸面，選擇尺寸比發(fā)熱源大時并不會對散熱有很大改善或提高。選擇最佳匹配的導熱界面材料時，可以先選擇至少兩種導熱界面材料，然后通過做導熱性能測試去決定選擇哪款導熱界面材料是最匹配的。
