电子产品结构材料之导热材料.pptx

电子产品结构材料特性和选择方法 第九讲 导热材料 （1课时） 第九讲 导热材料9.1　导热材料的主要参数　9.2　导热材料的种类　9.2.1　相变导热绝缘膜垫　9.2.2　导热导电膜垫　9.2.3　导热绝缘胶带　9.2.4　导热绝缘发泡垫　9.2.5　导热绝缘胶　9.2.6　导热硅脂　9.3　导热材料的比较和选择　第九讲 导热材料* 导热材料（Thermal conductive material）也称为热管理材料（Thermal management materials）；或者热界面材料（Thermal Interface Material），它们被用于两种材料接触表面做有效的热量传递。* 例如，散热器和芯片的表面看起来是很平整的，实际上用显微镜看是凸凹不平的，并且有微孔。如果两者不做任何处理直接接触，则实际相连的接触面积很小，这就不利于热的传导。* 利用导热材料的微、纳米级微小颗粒和它们的流动性及柔软性，可以填充芯片和散热器之间的微小空隙，增大接触面积几十倍，保证不同材料之间的热传导。第九讲 导热材料9.1　导热材料的主要参数1．导热系数* 导热系数（Thermal conductivity）是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度时，在1小时内通过1m2面积所传递的热量，单位为瓦/米×度（W/m ℃ ）。这个单位中的“℃”，国外的导热材料 常用绝对温度单位“K”来表示。* 导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构材料、密度较低的材料、材料的含水率较低和温度较低时，导热系数较小。* 一般而言，金属的导热系数最大，非金属和液体次之，气体的导热系数最小。导热系数≤0.055W/m℃的材料称为高效绝热材料，≥500W/m℃的料称为高效导热材料。* 导热系数越大，导热效果就越好。常见原材料的导热系数如表9-1所示。导热材料的导热系数多在0.5~5W/m·℃。第九讲 导热材料 表9-1常见材料的导热系数第九讲 导热材料2． 热阻抗* 热阻抗（Thermal impedance）表示物体的对热量传导的阻碍效果，即物体持续传热功率为1W时，导热路径两端面上的温差。简称热阻，单位为℃/W，或℃·cm2/ W。* 热阻是越低越好，因为相同的环境温度与导热功率下，热阻越低，发热物体的温度就越低。热阻的大小与所采用的导热材料有很大的关系。导热硅脂的热阻均小于0.1℃/W，优秀的可达到0.005℃/W。* 导热系数是材料的固有特性。而热阻的大小与材料组成、形状和尺寸相关。通常一个材料的导热系数越大，越能做出热阻小的散热材料和散热器件。 第九讲 导热材料3．接触压力 * 接触压力（Interface stress）是指施加在导热材料接触面上的应力，这是一个应用时的设计指标。* 在接触面上施加合适的力可以增大实际的接触面积，从而减小热阻。一般导热材料受到的压力在69～690KPa(10～100psi)之间较为合适。保持合适接触压力，可以保证热能的传导，它是重要的导热材料指标。第九讲 导热材料4．颜色 导热材料的颜色被用来区分导热材料依据其导热性能。通常国外的导热材料产品，导热性能从弱至强分为白、灰、蓝、粉红、黄和橙等颜色。5. 成分 导热导电材料通常由硅树脂和高分子薄膜材料，添加铝粉末和其它金属微粒材料组成。导热绝缘材料通常由由硅胶或高分子薄膜材料添加氮化硼和石墨等组成。也有直接用铝和铜箔做成的高导热材料。导热薄膜材料有带和不带背胶两种。 第九讲 导热材料6．厚度 通常，被导热的两个界面是金属材料，如散热片和芯片的表面。导热材料含有非金属成分，它们的导热性能不如金属，所以导热薄膜材料越薄越好。7．工作温度　这是考核导热材料的环境温度适应性，差的材料，比如导热硅胶在低温时会脆化开裂，高温时流动，均会影响使用功能。实际使用发现，这个实物往往不能达到规定的指标，是要特别关注的指标。 第九讲 导热材料8．固化时间固化时间（Cure cycle）是指导热胶涂敷后的凝固时间。这个时间依环境温度而不同，温度越高，凝固的时间越快。这个参数对生产时的效率有影响，从便于生产的角度，固化时间越短越好。目前多数导热胶的常温初始凝固时间在几分钟至一小时；达到粘接强度的常温固化时间需24～48小时。有些双组分导热胶，在使用时需混合，混合后会随着时间的推移，粘度会逐渐上升直至固化到不可涂敷，这个时间称为可使用寿命（Pot life），一般为1～10小时。第九讲 导热材料9．除气性能 除气（Out gassing）率是衡量导热材料在固化的过程中可挥发物的损失，通常用总质量损失（Total mass loss：TML）率和收集可凝挥发物（Collected volatile condensable materials：