界(jie)面(mian)(mian)导(dao)热(re)(re)材料(liao)广泛应用于导(dao)冷式散(san)(san)热(re)(re)结构,如芯(xin)片与(yu)导(dao)热(re)(re)凸台之间、模块与(yu)散(san)(san)热(re)(re)器(qi)之间、模块与(yu)金属壳体之间等。界(jie)面(mian)(mian)之间选取不同的(de)材料(liao),对发热(re)(re)器(qi)件的(de)散(san)(san)热(re)(re)有着很(hen)大影响(xiang),尤其随着电(dian)子产品热(re)(re)功耗越(yue)来越(yue)大,对界(jie)面(mian)(mian)材料(liao)的(de)导(dao)热(re)(re)性能的(de)要求也越(yue)高。
导(dao)热界面材料广泛应用于电子产(chan)品中
常规热界面材料的分类可看(kan)以下文章:
如导(dao)(dao)热(re)(re)膏、弹(dan)性导(dao)(dao)热(re)(re)布、相(xiang)变型(xing)导(dao)(dao)热(re)(re)胶、导(dao)(dao)热(re)(re)凝胶、导(dao)(dao)热(re)(re)黏胶及导(dao)(dao)热(re)(re)带(dai)等是依据导(dao)(dao)热(re)(re)产(chan)品的(de)应(ying)用特性进行分类,而(er)当前(qian)新型(xing)界面导(dao)(dao)热(re)(re)材料的(de)种类不断涌现,市场上缺乏从材料类型(xing)出发(fa)的(de)较为系统的(de)应(ying)用及性能特点分析,今天小编就带(dai)大(da)家(jia)了(le)解一下(xia)铟基合(he)金、液态金属、石(shi)墨(mo)烯、碳纤维四(si)种界面材料各自的综合性能。
一、铟基(ji)合金导(dao)热垫片
这是一种由银白色铟(yin)金属(shu)制成(cheng)的(de)热(re)界(jie)面材(cai)料,铟(yin)是一种散热(re)效能(neng)极(ji)高的(de)金属(shu)材(cai)料,热(re)传导(dao)率能(neng)达(da)到80W/ (m·K)以上,通过在铟(yin)基(ji)(ji)合(he)(he)金片材(cai)上压制凹凸花纹以填充界(jie)面间隙,同(tong)时利用铟(yin)基(ji)(ji)合(he)(he)金的(de)高导(dao)热(re)系数(shu),降低(di)界(jie)面热(re)阻。该材(cai)料还具有极(ji)佳的延展(zhan)性(xing)可(ke)以极大改善接(jie)触热(re)(re)阻,可(ke)实(shi)现随(sui)客(ke)户(hu)开发产品的(de)高密度、随(sui)热(re)(re)源的(de)形状灵活定(ding)制(zhi)产品。导(dao)热(re)(re)垫(dian)片是柔软的(de)金属垫(dian)片,如果接(jie)触面两(liang)端有一定(ding)的(de)压力,能够很好的(de)把铟基导(dao)热(re)(re)垫(dian)片夹(jia)在中间,可(ke)实(shi)现更佳的(de)散热(re)(re)效能。
这(zhei)种类型(xing)的导热垫片在热界面材(cai)料(liao)中属(shu)于高(gao)级导热界面材(cai)料(liao),一般用于航天工业、军事工业、太(tai)阳能等(deng)新兴行业中有散热应用的部件(jian),例如浸没式水冷服务器(qi)的CPU、GPU、激光器(qi)、雷达(da)功率(lv)放大器(qi)等(deng)场(chang)合。
铟基导热垫片
二、液态金属导(dao)热剂
与最常(chang)见的(de)(de)导热(re)(re)材料之一——硅(gui)脂(zhi)(zhi)相比,目前最高(gao)导热(re)(re)系(xi)数的(de)(de)硅(gui)脂(zhi)(zhi)也仅(jin)能(neng)达到11W/m·K,而(er)液(ye)态金(jin)属导热(re)(re)剂的(de)(de)导热(re)(re)系(xi)数能(neng)够达到73W/m·K,是传统硅(gui)脂(zhi)(zhi)的(de)(de)数倍。因此液(ye)态金(jin)属可(ke)以更(geng)(geng)快、更(geng)(geng)有效地传导出更(geng)(geng)多的(de)(de)热(re)(re)量。
由于液态金属导热(re)剂一般采(cai)用(yong)镓(jia)金属合金构成,镓金(jin)(jin)属合金(jin)(jin)熔点低,在常温下显液态,所以能够更好(hao)地渗透到CPU和散热模组之间的缝隙中达到更好的填充效果,迅速将CPU产生的热量传导至散热模组,从而有效控制机身温度。同时(shi),液(ye)态(tai)金(jin)属还具有(you)更高的沸点,而传统硅脂具有(you)挥发度,使用一(yi)段时(shi)间(jian)后会固化(hua),所以液(ye)态(tai)金(jin)属导热(re)剂耐用性更强。
在民(min)用(yong)之(zhi)前(qian),液(ye)态金属(shu)导热剂常(chang)用(yong)与(yu)高(gao)(gao)能量(liang)密度的(de)界面,比如舰载激光炮(pao),激光切(qie)割器(qi),又或(huo)者在核电(dian)站里作为换热液(ye)体(ti)。如今液(ye)态金属(shu)在电(dian)脑(nao)等常(chang)用(yong)的(de)电(dian)子产品中已开(kai)始受到(dao)重视(shi),主(zhu)要应(ying)用(yong)于浸没式(shi)水冷服(fu)务器(qi)的(de)CPU、GPU,功(gong)率电(dian)源模块与(yu)散热器(qi)件等高(gao)(gao)功(gong)率设备之(zhi)间(jian)。
三、石墨(mo)烯导热膜/垫片
自(zi)2018年华为Mate 20X手(shou)机(ji)(ji)率先使(shi)用(yong)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)膜(mo)(mo)散热(re)技术后,国内主流手(shou)机(ji)(ji)厂商纷(fen)纷(fen)在旗(qi)舰机(ji)(ji)型中使(shi)用(yong)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)膜(mo)(mo),与市场其他同类散热(re)材(cai)料相(xiang)比,石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)导(dao)热(re)膜(mo)(mo)具有机(ji)(ji)械性(xing)能好、导(dao)热(re)系数高,质(zhi)量轻(qing)、材(cai)料薄、柔韧性(xing)好等特点(dian)。石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)导(dao)热(re)膜(mo)(mo)兼具高热(re)导(dao)率(1000~1200W/mK)和高厚(hou)度(100~300μm),此(ci)外(wai),它的横向扩(kuo)热(re)能力(li)是人工(gong)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)膜(mo)(mo)的4倍(bei)以上,各方面性(xing)能更(geng)强,也可依据需求定(ding)制厚(hou)度。
石墨烯导(dao)热(re)膜
目前主要应用于5G类(lei)消费电子产品,如智能(neng)手机(ji)、平板电脑、无风扇设(she)计笔记本电脑、LED 照明设(she)备、医(yi)疗设(she)备、新能(neng)源汽车动力电池(chi)等。
四、碳纤维导热(re)垫片
这种产品是(shi)利用碳纤维的取向高导热性(xing),在聚合物基体(ti)中添加碳纤(xian)维填料,制(zhi)成(cheng)导(dao)热垫片,可颠覆(fu)传统的芯片散热解(jie)决方案。
碳纤(xian)维导热垫片(pian)
碳(tan)纤维作为填(tian)(tian)(tian)(tian)料(liao)在(zai)(zai)聚合物(wu)基体(ti)中有良好的(de)(de)分(fen)散性(xing)能,并(bing)且填(tian)(tian)(tian)(tian)充(chong)工艺性(xing)好,不会引(yin)起(qi)体(ti)系粘稠度(du)过(guo)(guo)高(gao)、弹(dan)性(xing)低(di)、力学性(xing)能差等问题。同时,填(tian)(tian)(tian)(tian)充(chong)到高(gao)分(fen)子(zi)基体(ti)中时可以(yi)通(tong)过(guo)(guo)流场、电场、磁场等方(fang)式进行阵列定向(xiang),在(zai)(zai)特(te)定方(fang)向(xiang)达到极(ji)好的(de)(de)导(dao)热(re)效果。当(dang)填(tian)(tian)(tian)(tian)料(liao)达到一定含(han)量后,相同填(tian)(tian)(tian)(tian)料(liao)比例,取(qu)向(xiang)性(xing)好的(de)(de)情况下导(dao)热(re)系数(shu)是填(tian)(tian)(tian)(tian)料(liao)无序(xu)排列时导(dao)热(re)系数(shu)的(de)(de)3倍以(yi)上(shang)。
目前主(zhu)要(yao)应用于航空航天、汽车(che)、激光(guang)光(guang)源、消费类电(dian)子(zi)产品等。
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