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導熱材料又稱導熱界面材料,在IC/MOS管封裝及電子產品散熱領域應用及為普遍,當發熱源與散熱裝置直接接觸的時候往往會產生微空隙或表面凹凸不平的孔洞從而影響散熱效率,導熱界面材料能有效的填充兩者之間的空隙來減少熱傳遞的阻抗從而提升了產品的散熱效率。
在電子技術高速發展的時代,更多電子產品結構趨向于往小而美的設計方向發展,所以電子元器件的集成程度和組裝密度一直在不斷的提高,在提供了使用功能的同時,由于內部空間較小,產品發熱點更為集中,也導致了其工作功耗和發熱量的急劇增大,過高的溫度會對電子元器件的穩定性及使用壽命都會產生較大的影響。如過高的溫度會危及半導體的結點,增加導體的阻值和造成機械應力損傷,甚至損傷電路的連接界面。因此在微電子產品系統組裝設計方案中,如何讓發熱電子部件產生的熱量及時排出成為了整個設計方案中的一個重要的環節。對于電路集成程度和組裝空間密度都較高的電子產品(如筆記本電腦)等,散熱甚至成為了整個產品的技術瓶頸問題。因此在微電子行業,熱管理方案設計已經逐步發展成為一門新興的學科,專門研究各種電子產品設備的安全散熱方式,散熱設計以及所需要用到的材料。
熱界面(接觸面)材料在熱管理方案中的作用是非常關鍵的,是該項學科一個非常重要的研究點,使用原理如下:
在微電子材料發熱體表面和散熱熱器之間或多或少都存在一定的極細微的凹凸不平的空隙,他們之間如果沒有任何介質直接安裝在一起,發熱源與散熱裝置的實際熱門觸面積一般只有散熱器底座面積的10%,其余的都為空氣間隙。因為空氣的導熱系數低到只有0.026W/M.K,是熱的不良導體,從而導致發熱件與散熱裝置之間的接觸熱阻過大,對熱量的傳遞效率造成較大的影響,最終的結果就是散熱器沒有發揮到一定的作用使散熱效能低下。而如果在發熱源與散熱裝置之間使用具有高導熱性能的導熱材料來填充這些間隙,使兩者之間的空氣完全排除,在兩得之間建立有效的熱傳導通道,可以大大減低接觸熱阻,使散熱裝置的作用充分的發揮達到一定的效果。
隨著社會生活水平的提高,電子產品日新月異,微電子產品對安全散熱的要求也越來越高,熱界面材料也在不斷的發展。導熱硅脂是早期的一種導熱材料,成本相對較低,曾經被廣泛使用到各種電子產品散熱應用中。但因其操作難道相對較高,長期使用容易失效等缺點,目前已經逐步讓許多新型的導熱材料所替代,目前新型的導熱材料主要有導熱彈性體材料(如導熱硅膠片)、導熱凝膠系列、粘接固化導熱膠系列、相變化等。

一款理想的導熱界面材料應具備以下特點(1)導熱性能相對較高(2)產品柔韌性能好,使產品在較低安裝壓力條件下也能充分的填充接觸面的空隙,使導熱材料與接觸面的接觸熱阻較小(3)高電器絕緣性能好(4)可塑性強,方便安裝,具備可拆性(5)通用性強,可適用于各類電子部件,能填充微空隙也可以填充凹凸不平的大縫隙。

導熱材料傳熱原理
如上圖:

左邊發熱源與散熱片之間沒有任何導熱材料,之間存在一定的空隙,所以熱量流向散熱器的時候過于緩慢,從而使散熱效率非常低下。

右邊熱熱源與散熱片之間做了導熱材料填充,使發熱源與散熱器緊密的貼合,此時熱能流向散熱器的方向均勻且迅速,大大的提升了散熱效率

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