如何选择合适的导热硅胶片

日期:2018-09-07

如何选择合适的导热硅胶片

如何选择称心如意的导热垫片?看了这篇文章你就豁然开朗了

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导热垫片是高性能间隙填充导热材料,主要用于电子设备与散热片或产品外壳间的传递界面,具有良好的粘性、柔性、良好的压缩性能以及具有优良的热传导率,使其在使用中能完全使电子元件和散热片之间的空气排出,以达到充分接触,将热量从分离器件或整个PCB传导到金属外壳或扩散板上,从而提高发热电子组件的使用效率和寿命。

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·应用


导热垫片的应用非常广泛,涉及(1)晶体管、芯片组、IC控制器;(2)通讯类硬件;(3)汽车控制组件;(4)消费类电子产品;(5)LED光源;(6)家电等领域。然而,如何选择合适的导热垫片呢?金戈君带你从以下几个方面选择称心如意的导热垫片。

 

、基材的选择

常见的导热垫片的基材有两种高分子材料:有机硅、非硅。

应用最广泛的导热垫片就数有机硅导热垫片了, 其继承了有机硅良好的耐温性(-50℃-200℃),耐化学腐蚀等特性;但在长期使用中会释放硅油小分子,在一些场合,比如光学设备、高灵敏探头、高清摄像头等高端电子电器行业上使用受限。


相反,非硅导热垫片解决了有机硅导热垫片硅油小分子释放的问题,避免激光探头雾化,不会影响元器件,从而保证精密电子产品的稳定性,但是存在耐温性稍差等缺点。

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二、导热率的选择

对于导热率的选择则需要结合应用环境和要求决定。


第一:看电子元器件的发热量。功率越高,发热量越大,需要散发的热量越大,因此需要导热垫片的导热率越高。


第二:看设计间隙厚度、期望降低的温度值和传热面积。根据傅里叶方程估算电子元器件的面积热阻,再结合不同导热率垫片的厚度-热阻曲线就可以决定所需产品的导热率了(厚度--热阻曲线中,两者基本呈线性关系,斜率是该垫片导热系数的倒数)。


举例,某电源功率为5W,芯片和外壳间隙约为2mm,希望芯片温度能在70℃以下,外壳温度低于50℃,芯片大小为1in2。


由此计算:面积热阻I=△T*A/Q=(70℃-50)*1in2/5W=4℃*in2/W。说明使用的导热垫片的面积热阻必须小于4℃*in2/W。

再结合某市售的1.5W/m*K导热垫片的热阻--厚度曲线图(如下),2mm时对应的热阻约为2.8℃*in2/W,满足小于4℃*in2/W的理论值,说明该1.5W/mK的导热垫片是完全满足要求的。

市售1.5W/m*K导热垫片的热阻--厚度曲线图


 三、结构的选择

常见导热垫片的结构类型有以下三种:


常见导热垫片的结构类型

三种结构的导热垫片各有优缺。一般来说,加入增强材料后可提升垫片的物理强度,但势必会牺牲部分导热性能。如果规格比较大,较厚的产品则影响不大,但对于厚度小于1毫米的产品则有一定的影响。无增强材料的常规垫片易发生伸长等情况,严重时甚至会发生破裂,而加入增强材料的导热垫片强度大,不易发生尺寸变化。矽胶布在表面的增强垫片则具有耐刺穿和更好的电绝缘性。

 

四、厚度的选择

导热垫片的厚度一般是根据电子元器件设计间隙宽度来选择,一般推荐压缩20%-50%厚度后接近间隙厚度的规格。比如间隙厚度为1.5mm,则可推荐2.0mm的产品,因为2.0mm的导热垫片压缩25%后和间隙厚度一致。这个厚度的产品既可以保证填满间隙,又不至于产生过大的应力。


产品的硬度对压缩性能影响很大,在物理强度保证的前提下,建议优先选择低硬度的产品。除了应力更小的原因,低硬度的垫片界面亲和性也更好,界面热阻更低。


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该资讯的关键词为: 导热硅脂