导热产品按材质可分为硅胶和非硅胶。
硅酮导热材料
目前市场上的主流产品是有机硅类导热材料。由于有机硅更容易添加填料,所以多以有机硅作为分散剂,再添加氧化铝、氮化硼等导热填料,提高产品的导热性能。
但低分子量的硅氧烷会从硅导热产品中析出,造成短路,影响导电,所以硅导热产品一般不用于半导体等元器件。
非硅导热材料
这类材料一般采用聚氨酯、环氧树脂等材料作为分散介质,避免了硅产品的低分子硅氧烷沉淀问题。但这类材料的硬度和粘度要高得多,限制了导热填料的添加量,所以非硅导热产品无法达到高导热率。
导热产品可分为:
01导热粘合剂
导热胶是指用于同种材料或不同材料的物体表面粘接,应力分布连续均匀,粘接强度大,能很好地满足粘接效果的特种聚合物精细复合粘接材料。粘合剂还具有固定和密封的作用。该胶粘剂具有绝缘、防潮、防尘、防霉、防震、防漏、防电晕、防腐蚀、防盐雾、防酸碱、防硫化物、耐老化、耐高低温冲击、耐高湿高温、阻燃等优异的环保性能。不同的粘合剂应用方案有不同的性能要求,导致合成材料、配方和合成工艺方法不同。
导热胶的导热系数一般不会太高,大约在0.6 ~ 2.0w/MK,由于导热填料的加入会影响胶的粘接性能,为了保证较高的粘接强度,只能以牺牲部分导热系数为代价来减少导热填料的用量。很少有导热胶产品也能做到2 W/MK以上。
02导热灌封化合物
导热灌封料是一种硅酮导热灌封料,能长时间可靠维护敏感电路和元器件,具有优异的电绝缘功能,能抵抗环境污染,避免应力、感觉、湿度等环境因素对产品的危害,特别适用于灌封材料散热性要求较好的产品。导热灌封化合物具有优异的物理和化学抗性。
该导热灌封料具有优异的导热性和阻燃性,低粘度和良好的流平性,固化后形成软质橡胶状,具有良好的抗冲击性、强粘接性、绝缘性、耐湿性、抗震、耐电晕性、耐漏电性和耐化学介质性。也是市场主流导热产品之一,广泛应用于电子、汽车等领域。Z常见的导热灌封胶由两种组分(A、B)组成,可分为三类:有机硅体系、聚氨酯体系、环氧树脂体系。普通导热灌封料的导热系数为0.6-2.0W/mK,高导热产品可达4.0W/MK以上。
03导热填缝剂
导热填缝料又称导热凝胶,是市场上另一种主流的导热产品。
导热填缝剂大多采用硅胶,具有硅胶的低应力特性,可以降低温度和外界压力带来的应力,同时软硬度也能在一定程度上抵抗振动和冲击。
导热填缝剂的出现主要是为了替代导热垫片,提高导热效率,实现自动化生产。
导热填缝剂的导热系数一般在2.0W/mK以上,有些高导热产品甚至可以达到7.0 W/MK以上。
导热填缝剂可分为固化和未固化两种。
固化导热填缝料
固化的导热填缝剂本质上是液体导热垫片。机器涂胶后,固化前组装零件,使发热装置压入导热填缝剂,使零件、导热填缝剂和外壳紧密贴合。这样,部件产生的热量可以通过导热填缝剂传导到外壳,达到散热的目的。
与实心垫片相比,导热填缝剂在导热的同时具有一定的附着力,与基板充分润湿接触,获得更高的导热效率。而且导热填缝剂更加灵活,适用范围更广,能够满足自动化生产的需要。
非固化导热填缝料
非固化导热密封胶与导热硅脂类似,但区别在于导热密封胶的使用寿命更长,可靠性更高,而导热硅脂的使用寿命较短,一般只用于可靠性要求不高的应用场合。
04导热硅胶片
导热硅胶片是以有机硅胶为基材,辅以金属氧化物等多种辅料,通过特殊工艺合成的一种导热介质材料。在业内又称为导热硅胶垫、导热硅胶膜、导热垫片、导热硅胶垫片等。,主要作用于间隙传热。通过填充间隙,打开了加热部分和冷却部分之间的热通道,有效提高了传热效率,同时也起到了隔热、减震和密封的作用。此外,还符合设备小型化、超薄化的设计要求,是一种优良的导热填充材料,具有很大的工艺性和实用性。
导热硅胶片的应用
导热硅胶片双面自粘,电绝缘性高,耐温性好,柔韧性高,柔顺性高,压缩应用低,压缩比高。具有一定厚度、可压缩性、回弹性、双面自粘、高柔顺性的热界面材料。
主要用于IC、变压器、电感、电容、PCB等发热元件。
05导热硅脂
导热硅脂俗称散热膏。导热硅脂是以有机硅为主要原料,添加了具有优异耐热性和导热性的材料制成。用于功率放大器、晶体管、电子管、CPU等电子元器件的导热散热,保证电子仪器仪表电气性能的稳定。
导热硅脂具有低分油(接近0)、长效型、可靠性好、耐候性强(耐高低温、耐水、耐臭氧、耐老化等特点。),良好的接触面润湿效果,有效降低界面热阻。导热系数高的膏状产品,可有效降低热源与散热器接触热阻的热界面材料。
主要用于CPU、晶体管、晶闸管、IGBT模块、LED灯等发热元件。
06导热相变材料
导热相变材料是指随温度改变形状,能提供潜热的物质。相变导热相变材料是一种热增强聚合物,旨在使耗电电子器件和与之相连的散热器之间的热阻Z小化。这种低热阻的通道使热沉的性能达到Z佳,提高了微处理器、存储模块的DC/DC转换器和电源模块的可靠性。
导热相变材料的关键性能是它的相变特性:该材料在室温下为固体,易于处理,可以干净、牢固地用作热沉或器件表面的干垫。当它达到设备的工作温度时,相变材料变得柔软,只需一点点拧紧力,该材料就可以像热油脂一样轻松地与两个配合面融为一体。这种完全填充界面空气间隙和器件与散热器之间间隙的能力使得相变垫优于非流动弹性体或石墨基热垫,并获得类似于热脂的性能。
导热相变材料不导电,但由于该材料在通常的热沉安装中发生了相变,金属与金属接触是有可能的,所以相变材料不能用作电绝缘。热阻小的相变接口焊盘不是结构胶,不能直接把热沉和器件连接起来。散热器和器件之间的夹紧压力须通过夹子或其他机械紧固件来保持。
07导热吸波板
导热吸波板集导热和电磁波吸收功能于一体,在输出热量的同时吸收泄漏的电磁辐射,在有限的空间内解决了双重问题,达到了简化机构设计、降低成本的目的。微波吸收材料由微波吸收剂和硅胶基质经特殊工艺制成。
用于解决微波器件和高频电子设备中的EMI问题,具有吸波效果优异、柔韧性好、耐温性好、无卤环保等优点。导热吸波板为电子通讯产品在导热和电磁屏蔽方面提供了很好的解决方案。
08隔热板
隔热板,也叫导热硅胶带,就像导热硅胶片一样,既保温又隔热。
但与导热硅胶片不同的是,在厚度有限的情况下,可以承受更高的击穿电压。导热绝缘片的应用领域非常广泛,一般用在需要导热绝缘的MOS功率管中。
但是,不同的电气设备有不同的使用要求。在选择保温材料时,需要根据保温材料的特性选择合适的类型。
如何正确选择隔热板?关注以下绩效指标:
01压缩系数
因为很多材料吸潮后厚度会增加,但再次干燥后会减小,这就对导热绝缘材料的可压缩性提出了更高的要求,比如能够承受各种变形和收缩。
02耐热性
一些特殊场合使用的导热绝缘材料对其耐热等级有一定的要求。例如:
在太阳能电池板的应用中,导热绝缘材料的耐热性较高。如果选用的导热绝缘材料达不到相应的等级,很可能会缩短整个设备的使用寿命。
03绝缘性能
导热绝缘材料种类繁多,不同材料的绝缘强度不同。
在使用中,我们需要对保温有一个基本的参数指导,然后根据这些参数选择相应的保温材料。
04机械性能
在机械设备领域,使用过程中不可避免地会发生振动、拉扯或移动,增加了导热绝缘材料应用于小零件的难度。
如果绝缘材料的机械性能较弱,则容易损坏,绝缘性能减弱。
因此,测量导热绝缘材料的力学性能也是一个非常重要的环节。