四、導(dǎo)熱介質(zhì)介紹

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

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

常用的界面導(dǎo)熱材料——導(dǎo)熱脂
? 通常由復(fù)合型導(dǎo)熱固體填料、高溫合成油（基礎(chǔ)油如硅油），并加有穩(wěn) 定劑和改性添加劑調(diào)配而成的均勻膏狀物質(zhì)，常用的導(dǎo)熱脂為白色，也 有灰色或金色的導(dǎo)熱脂等顏色。導(dǎo)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(dǎo)熱材料 ）為最常見的界面導(dǎo)熱材料, 常采用印刷或點(diǎn)涂方式進(jìn)行施加。 常采用印刷或點(diǎn)涂方式進(jìn)行施加。
2)
2)用于散熱器和器件之間，散熱器采用機(jī)械固持，最主要的優(yōu)點(diǎn)為維修方便,價(jià) 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(dǎo)熱熱阻很小， 適合大功率器件的散熱。
4）使用時(shí)需要印刷或點(diǎn)涂，操作費(fèi)時(shí)，工藝控制要求較高，難度大。

導(dǎo)熱脂厚度與性能的關(guān)系
熱阻與硅脂厚度的關(guān)系圖
硅脂厚度與組裝壓力的關(guān)系圖
結(jié)論：厚度越薄，熱阻越小，因此使用時(shí)要控制厚度
使用方法
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導(dǎo)熱硅脂使用前，需要用干凈碎棉布沾酒精進(jìn)行先將器件、散熱器表面擦洗干凈。
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導(dǎo)熱硅脂使用時(shí)要求采用鋼片等印刷工裝進(jìn)行硅脂的印刷施加，如下圖所示，可根據(jù)實(shí)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(jìn)行硅脂印刷時(shí)，需要對(duì)印刷面積進(jìn)行控制。
導(dǎo)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(dǎo)熱硅脂可印刷最小厚度為0.08mm，推薦印刷工裝的鋼網(wǎng)厚度采用0.08～0.12mm； 對(duì)于平面度較差的裝配，可適當(dāng)增加鋼網(wǎng)厚度。對(duì)于手工涂抹硅脂的器件，要求硅脂盡可能 少 熱設(shè)計(jì) http://m.0532yewu.com
高導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱硅脂應(yīng)用時(shí)可通過合理設(shè)計(jì)工裝，控制厚度，從而減小熱阻，因此厚度控 制工藝是導(dǎo)熱硅脂應(yīng)用的難點(diǎn)。

使用注意事項(xiàng)

1） 導(dǎo)熱硅脂本身是絕緣介質(zhì)，但是由于施加的層薄，難以避免固體凸點(diǎn)的接觸，通 常需要絕緣的地方不能使用導(dǎo)熱硅脂。
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2）為獲得較好的接觸性能，安裝時(shí)需要一定的緊固力（>5psi）。
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3）硅脂在使用時(shí)都會(huì)有硅油滲出，造成硅油污染，不適合周圍有裸露觸點(diǎn)的繼電器的 場(chǎng)合。
使用注意事項(xiàng)
使用方法詳見《結(jié)構(gòu)工藝規(guī)范庫》數(shù)據(jù)庫中的導(dǎo)熱材料存儲(chǔ)與使用規(guī)范！

導(dǎo)熱硅脂的穩(wěn)定性

常用的界面導(dǎo)熱材料——導(dǎo)熱膠
? 簡介：主要由膠粘劑與導(dǎo)熱顆粒組成，施加前是膏狀混合物，施加后在一定的時(shí)間和條件下分 子交連，固化。常用的導(dǎo)熱膠按照膠體類型來分可以分為：環(huán)氧樹脂系（Epoxy based）、丙烯酸系 （Acrylic based）、有機(jī)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(jié)作用，不需機(jī)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(yōu)點(diǎn)；
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導(dǎo)熱系數(shù)低（約0.8W/mk），只適合用于小功率器件的散熱；
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導(dǎo)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(duì)散熱器表面狀態(tài)敏感，表面污染的器件或散熱器的結(jié)合力弱；
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現(xiàn)場(chǎng)工藝控制嚴(yán)格，膠層太厚或固化水太多都會(huì)影響結(jié)合力。
導(dǎo)熱膠：我司目前生產(chǎn)采用的導(dǎo)熱膠為丙烯酸系導(dǎo)熱膠Loctite315

315導(dǎo)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(dǎo)熱膠印刷工裝，涂膠方式推薦為固化水涂在散熱器上，導(dǎo)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(jié)面有潤濕的痕跡即可.然后待固化 水揮發(fā)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(shí)現(xiàn)良好的粘結(jié)層；
5、固化時(shí)，采用壓塊工裝施加約1psi的壓強(qiáng)，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(qiáng)度可達(dá)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(duì)導(dǎo)熱膠的性能要求?
施工性能：容易涂布，與我司現(xiàn)有印刷工藝兼容?
絕緣性能：導(dǎo)熱膠必須絕緣?
固化特性：在供應(yīng)商所給的條件下能完全固化，固化條件和時(shí)間要方便操作。?
剪切強(qiáng)度：剪切強(qiáng)度高，使用時(shí)無需額外的機(jī)械固持。（Min 200psi）?
抗振動(dòng)：通過標(biāo)準(zhǔn)的震動(dòng)試驗(yàn)（以滿足在運(yùn)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(qiáng)度，保持散熱器不掉落。?
返修要求：可返修
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環(huán)境適應(yīng)性：滿足GR3108環(huán)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(xì)使用事項(xiàng)參見《導(dǎo)熱膠存儲(chǔ)與使用規(guī)范》

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

我們公司認(rèn)證的導(dǎo)熱墊一般用在芯片與結(jié)構(gòu)件進(jìn)行直接接觸導(dǎo)熱，或光電轉(zhuǎn)換模塊上用到的 激光驅(qū)動(dòng)器與結(jié)構(gòu)件及屏蔽罩進(jìn)行直接接觸導(dǎo)熱。
Gap pad 3000s比Gap pad vo soft貴，一般情況下，導(dǎo)熱系數(shù)越高，成本越高。
對(duì)導(dǎo)熱墊的性能要求和主要檢測(cè)項(xiàng)目：
1）導(dǎo)熱系數(shù)和熱阻：熱性能滿足要求
2）硬度：優(yōu)先選用硬度較低的材料
3）絕緣性能：要求耐壓滿足產(chǎn)品需求（一般3KV）
4）阻燃：要求材料阻燃級(jí)別達(dá)到V1及以上
5）油離度和出氣量：滿足Bellcore標(biāo)準(zhǔn)要求，越低越好

常用的界面導(dǎo)熱材料－相變導(dǎo)熱膜
功能特點(diǎn)：
1）具有一定的相變溫度：一般在40－70度之間，
2）使用時(shí)需要機(jī)械固定，一般需實(shí)現(xiàn)5~20psi的界面壓力，
3）熱阻最低可以達(dá)到0.01℃.In2/W，適合用于大功率器件的界面導(dǎo)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(chǎng)所。

相變導(dǎo)熱膜的優(yōu)點(diǎn)：?
可根據(jù)安裝環(huán)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(huán)保無污染，滿足環(huán)護(hù)要求；?
具有較低的熱阻、相變特性、觸變性、優(yōu)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(dǎo)熱膜的缺點(diǎn)：?
無粘結(jié)作用、需機(jī)械固持；?
使用過程中需發(fā)生相變，方可很好的潤濕界面

相變導(dǎo)熱膜應(yīng)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(duì)于中間有載體，不需離心紙保護(hù)的相變膜，根據(jù)預(yù)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(duì)導(dǎo)熱相變導(dǎo)熱膜的要求?
絕緣性能：絕緣型相變膜要求絕緣耐壓滿足產(chǎn)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?zhèn)鳠嵝枨?
熱阻穩(wěn)定性：高溫或溫度循環(huán)條件下要求熱阻穩(wěn)定

常用的界面導(dǎo)熱材料——導(dǎo)熱雙面膠帶
定義：膠帶是膠粘劑中特殊類型, 將添加有導(dǎo)熱 填料的膠液涂于基材上，形成雙面膠帶狀的界面導(dǎo)熱 材料。雙面膠帶可分為溶劑活化型、加熱型和壓敏型。 導(dǎo)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(diǎn)：
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1、可根據(jù)界面形狀靈活制備各種形狀
2、具有較好的粘結(jié)力，某些場(chǎng)合下可以取代螺 釘固定?
3、導(dǎo)熱系數(shù)一般較低，多用于小功率器件?
4、操作方便簡單

業(yè)界應(yīng)用情況：
Case1：Alcatel T7324上采用導(dǎo)熱雙面膠帶作為界面導(dǎo)熱材料，在散熱器兩邊對(duì)角點(diǎn)硅膠加固。
Case2：HPDL380G3系列服務(wù)器所有散熱器皆用導(dǎo)熱雙面膠帶作為界面導(dǎo)熱材料，散熱器上有一
些小螺釘，如下圖所示：

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

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