常用導熱材料的種類有哪些？導熱界面材料優劣勢對比分析
發布：導熱材料廠家
時間：2020-12-18 14:52:19
說到散熱系統，大多數人想到的是風扇和散熱片，往往忽視了其中一個不是很起眼但會起到重要作用的媒介物——導熱界面材料。那麽，你知道常用的導熱界面材料種類有哪些嗎？它們都有哪些優缺點？我們一起來看看吧！
導熱矽膠墊片簡稱導熱墊片，用于填充發熱器件和散熱片或金屬底座之間的空氣間隙，它們的柔性、彈性特征使其能夠用于覆盖非常不平整的表面。熱量從分離器件或整個PCB傳導到金屬外殼或擴散板上，從而能提高發熱電子組件的效率和使用壽命。
在導熱墊片的使用中，壓力和溫度二者是相互制約的，隨着溫度的升高，在設備運轉一段時間後，導熱墊片材料發生軟化、蠕變、應力松弛現象，機械強度也會下降，密封的壓力降低。
優點：
(1) 預成型的導熱材料，具有安裝、測試、可重複使用的便捷性；
(2) 柔軟有彈性，壓縮性好，能夠覆盖非常不平整的表面；
(3) 低壓下具有緩沖、減震吸音的效果；
(4) 良好的導熱能力和高等級的耐壓絕緣；
(5) 性能穩定，高溫時不會滲油，清潔度高。
缺點：
(1) 厚度和形狀預先設定，使用時會受到厚度和形狀限制；
(2) 厚度較高，厚度0.3mm以下的導熱矽膠片工藝複雜，熱阻相對較高；
應用環境：發熱部件與散熱片之間間隙較大的情況下，發熱元器件與殼體之間導熱。
導熱矽脂
導熱矽脂又叫做散熱矽脂、導熱膏等，是目前應用最廣泛的的一種導熱介質，材質爲膏狀液態，它是以矽油爲原料，並添加增稠劑等填充劑，在經過加熱減壓、研磨等工藝之後形成的一種酯狀物，該物質有一定的黏稠度，沒有明顯的顆粒感。可以有效的填充各種縫隙。
優點：
(1) 液態形式存在，具有良好潤濕性；
(2) 導熱性性能好、耐高溫、耐老化和防水特性；
(3) 不溶于水，不易被氧化；
(4) 具備一定的潤滑性和電絕緣性；
(5) 成本低廉。
缺點：
(1) 無法大面積塗抹，不可重複使用；
(2) 现有產品長時間穩定性不佳，經過連續的熱循環後，會引起液體遷移，只剩下填充材料，喪失表面潤濕性，最終可能導致失效；
(3) 由于界面兩邊的材料熱膨脹速率不同，造成一種“充氣”效應，導致熱阻增加，傳熱效率降低；
(4) 始終液態，加工時難以控制，易造成汙染其他部件及材料浪費，增加成本。
應用環境：高功率的發熱元器件與散熱器之間，散熱部件需要有自己的固定裝置。
導熱雙面膠
導熱雙面膠帶簡稱導熱膠帶，由亞克力聚合物與有機矽膠粘劑複合而成。
優點：
(1) 同時具有導熱性能和粘接性能；
(2) 具有良好的填縫性能；
(3) 外觀類似雙面膠，操作簡單；
(4) 一般用于某些發熱性較小的電子零件和芯片表面。
缺點：
(1) 導熱系數比較低，導熱性能一般；
(2) 無法將過重物體粘接固定；
(3) 膠帶厚度一旦超過，與散熱片之間無法達成有效傳熱；
(4) 一旦使用，不易拆卸，存在損壞芯片和周圍器件的風險，不易拆卸徹底。
應用環境：通常應用于功率不高的熱源與小型的散熱器之間，用來固定LED散熱器等。
導熱凝膠
導熱凝膠是以矽膠複合導熱填料，經過攪拌、混合和封裝制成的凝膠狀導熱材料。這種材料同時具有導熱墊片和導熱矽脂的某些優點，較好的彌補了二者的弱點。導熱凝膠繼承了矽膠材料親和性好，耐候性、耐高低溫性以及絕緣性好等優點，同時可塑性強，能夠滿足不平整界面的填充，可以滿足各種應用下的傳熱需求。
優點：
(1)導熱凝膠相對于導熱墊片，更柔軟且具有更好的表面親和性，可以壓縮至非常低的厚度，使傳熱效率顯著提升，較低可以壓縮到0.08mm；
(2)導熱凝膠幾乎沒有硬度，使用後對設備不會產生內應力；
(3)導熱凝膠可以直接稱量使用，常用的連續化使用方式是點膠機，可以實現定點定量控制，節省人工同時也提升了生產效率。
缺點：
(1)成本較高；
(2)工藝較複雜。
應用環境：高功率的發熱元器件與散熱器之間，可用于點膠機定量控制。
導熱矽膠
導熱膠又稱導熱矽膠，是以有機矽膠爲主體，添加填充料、導熱材料等高分子材料，混煉而成的矽膠，具有較好的導熱、電絕緣性能，廣泛用于電子元器件。
優點：
(1) 熱界面材料，會固化，具有粘接性能，粘接強度高；
(2) 固化後呈彈性體，抗沖擊、抗震動；
(3) 固化物具有良好的導熱、散熱功能；
(4) 優異的耐高低溫性能和電氣性能。
缺點：
(1) 不可重複使用；
(2) 填縫間隙一般；
(3) 固化時間較長。
應用環境：導熱矽膠可廣泛塗覆于各種電子现有產品，電器設備中的發熱體與散熱設施之間的接觸面，起傳熱媒介作用和防潮、防塵、防腐蝕、防震等性能。
導熱灌封膠
導熱灌封膠，常見的分爲有機矽橡膠體系和環氧體系，有機矽體系軟質彈性，環氧體系硬質剛性；可滿足較大深度的導熱灌封要求。提升對外部震動的抵抗性，改善內部元器件與電路之間的絕緣防水性能。
優點：
(1) 具備很好的防水密封效果；
(2) 優秀的電氣性能和絕緣性能；
(3) 固化後可拆卸返修。
缺點：
(1) 導熱效果一般；
(4) 工藝相對複雜；
(5) 粘接性能較差；
(6) 清潔度一般。
應用環境：電源模塊的灌封保護。
導熱矽膠布
導熱矽膠布是以玻璃纖維布作爲基材進行加固的有機矽高分子聚合物彈性體。
優點：
(1)能有效地降低電子組件與散熱器之間的熱阻；
(2)電氣絕緣，具高介電強度，良好的熱導性，高抗化學性能；
(3)能抵受高電壓和金屬件的刺穿而導致的電路短路，是代替傳統雲母及矽脂的一種優良導熱絕緣材料。
缺點：
(1)導熱系數不高；
(2) 厚度和形狀預先設定，使用時會受到厚度和形狀限制。
應用環境：發熱源和散熱模組或外殼間的填充、帶電發熱體和外殼之間的絕緣填充等。
相變導熱材料
相變導熱材料，是指隨溫度變化而改變形態並能提供潛熱的物質。相變化材料由固態變爲液態或由液態變爲固態的過程稱爲相變過程。
優點：
(1) 可返修，可重複使用，塗覆厚度及形狀可按需控制；
(2) 室溫下爲固體，但在設備運行期間熔化填補微間隙（不垂流）；
(3) 導熱效果相當于傳統導熱矽脂，性能更好；
(4) 極好的矽脂替代品，不存在傳統矽脂矽油揮發變幹老化的現象。
(5) 無一般矽脂的溢膠現象。
(6) 與導熱矽脂相比，不存在“充氣”效應，長期使用具有高度可靠性；
(7) 可點膠、絲網印刷、手動塗覆，可完全自動化操作，大幅提高生產量；
(8) 環保，符合Rohs標准。
缺點：
(1)不易儲存；
(2)運輸，成本相對較高。
應用環境：散熱模組上。
不同導熱材料有各自的特點，無論是哪款導熱材料都沒有辦法滿足所有電子設備的散熱需求，或多或少都有它的部分缺點，重點是如何通過现有產品結構與各種技術將導熱材料的優點放大。
