导热界面材(cai)料(Thermal Interface Materials,TIM),是常见散热方式中的一种,普遍用于IC封装和电子散热。散热是(shi)一个(ge)经久不(bu)衰的(de)(de)话题,我们熟(shu)悉的(de)(de)手机、平板和电(dian)脑的(de)(de)正常运行就离不(bu)开各(ge)类导热材料的(de)(de)热传导作用,尤其(qi)是(shi)当(dang)下随(sui)着(zhe)智能设(she)备高性能化(hua)、轻薄化(hua)发展,对导热材料要求不(bu)断提高,导热产品也在快(kuai)速升级换代。
拆装过电脑(nao)的(de)人都知道(dao),导(dao)热硅(gui)脂是(shi)CPU散热不可或缺的辅材,软软黏黏的,质地很像牙膏,它是连接CPU和散热器之间的桥梁,作为一种填充物填满散热器与CPU之间的缝隙,将热量传导到散热器,再由散热器带走热量,从而实现降温。
但(dan)是近(jin)几年,智能设备(bei)和电(dian)子(zi)领(ling)域又冒出了一种新(xin)的导热界面材料(liao)——导热凝胶,同样呈膏状,已经逐渐在一些新产品上替代导热硅脂,但由于外观极为相似,很多人依旧把导热凝胶认作导热硅脂。
“导(dao)热凝胶”和“导(dao)热硅脂”的确有很(hen)多相似之处(chu)——
比(bi)如说外观,二者都(dou)没(mei)有固(gu)定形状,只(zhi)不过硅脂比(bi)较“稀”而导热凝胶更“粘稠”而已。
导(dao)热硅脂、导(dao)热凝胶的外(wai)观(guan)对比
再从构成(cheng)上来看,这两(liang)者都(dou)是把导(dao)(dao)热(re)(re)填料填充进(jin)有机硅(gui)树脂里面复(fu)合制备的(de)产(chan)物,导(dao)(dao)热(re)(re)填料的(de)导(dao)(dao)热(re)(re)性(xing)、填充量、与基体的(de)相容度等影响着(zhe)最终产(chan)品(pin)的(de)导(dao)(dao)热(re)(re)性(xing)能。
这两者(zhe)最大的区(qu)别就是:导热硅脂是直接把导热填料和短链小分子硅(gui)树脂(俗称(cheng)硅(gui)油)混合;导热凝胶则是(shi)先(xian)把那(nei)些硅油(you)小分子(zi)交联成(cheng)超长链大分子,然后再(zai)和导(dao)热(re)填料(liao)混合(he)。
导热硅脂、导热凝胶的微(wei)观结构对比
对比而言,导热凝胶比起导热硅脂,更多的(de)是改(gai)善了使用的(de)可靠性的(de)问题。
导(dao)热硅(gui)脂的(de)优点(dian)是(shi):
1. 液态(tai)形式存在(zai),具有良好润湿(shi)性;
2. 导热性性能好、耐高(gao)温、耐老化(hua)和防(fang)水特性;
3. 不溶(rong)于水(shui),不易被氧化;
4. 具(ju)备一定的润(run)滑性(xing)和电绝缘性(xing);
但同时具(ju)有(you)缺点:
1. 无(wu)法大面积(ji)涂抹,不(bu)可重(zhong)复使用;
2. 产品(pin)长时间稳定性不佳(jia),经过连续(xu)的(de)热(re)循环后,会引起液体迁(qian)移,只(zhi)剩下填(tian)充材(cai)料,丧失表面润湿性,最终可能导致失效;
3. 由于界(jie)面(mian)两边的材料热膨(peng)胀(zhang)速(su)率不同,造成一(yi)种“充气”效(xiao)应(ying),导致热(re)阻增加(jia),传(chuan)热(re)效(xiao)率(lv)降低;
4. 始终液态,加工时难以控制,易造成污染其(qi)他(ta)部件及材料浪费,增加成本(ben)。
导(dao)热(re)凝胶(jiao)相对于(yu)(yu)导(dao)热(re)硅脂,更容易(yi)操作。硅脂的一般(ban)使(shi)用(yong)(yong)方式是丝网或钢(gang)板印刷,或是直(zhi)接刷涂,对使(shi)用(yong)(yong)者和(he)环境十分不友好(hao),并且由于(yu)(yu)其具有一定的流淌性,一般(ban)不能用(yong)(yong)于(yu)(yu)厚度(du)0.2mm以上的场合。而导热凝胶有一定的附着性,可以(yi)压缩成各种形状,最(zui)低可以(yi)压缩到几百微米,而且不会有出油(you)和变干的问题,在可靠性上具有一定的优(you)势。
另外导热(re)凝(ning)胶在连续(xu)化作业(ye)方面有(you)一定的(de)优(you)势,可以(yi)直接称量使(shi)用,常用的(de)连续化使(shi)用方式是点胶机(ji),可以(yi)实现(xian)定点定量控(kong)制,节省(sheng)人工同时也(ye)提(ti)升了生产(chan)效率。
导热凝(ning)胶(jiao)(jiao)自(zi)动点胶(jiao)(jiao)机
导热凝胶可以广泛应(ying)用在电(dian)子、通讯、智(zhi)能家居、汽车电(dian)子、无(wu)人机(ji)、光伏(fu)电(dian)池(chi)、LED照明、安防监控等领域。智能手机是导热凝胶的主要应用市场之一,目前已(yi)导热凝胶成(cheng)为主流产(chan)品类型,随着(zhe)5G芯片的普及,导(dao)热(re)凝(ning)胶在智能(neng)手机领域的市场空间也将(jiang)进一步扩(kuo)大。
除智能手机外,5G技术的应用使得5G基站、平板电脑、智能家居等领域对散热凝胶的需求也在不断上升,总的来看,导热凝胶市场前景广阔。
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