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          一文了解導熱硅膠片的生產工藝流程及性能特性

          作者:佳日豐泰 2020/06/16 16:51:02 瀏覽量:372
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          什么是導熱硅膠片


          導熱硅膠片是以硅膠為基材,添加金屬氧化物等各種輔材,通過特殊工藝合成的一種導熱介質材料,在行業內,又稱為導熱硅膠墊,導熱矽膠片,軟性導熱墊,導熱硅膠墊片等等,是專門為利用縫隙傳遞熱量的設計方案生產,能夠填充縫隙,完成發熱部位與散熱部位間的熱傳遞,同時還起到絕緣、減震、密封等作用,能夠滿足設備小型化及超薄化的設計要求,是極具工藝性和使用性,且厚度適用范圍廣,一種極佳的導熱填充材料。


          導熱硅膠片

          導熱硅膠片


          導熱硅膠片生產工藝過程,其生產工藝步驟主要有:原材料準備塑煉、混煉成型硫化修整裁切檢驗等。下面簡單介紹導熱硅膠片的生產工藝流程:

          1、原材料準備

          普通有機硅膠的熱導率通常只有0.2W/m·K 左右。但是在普通硅膠中混合導熱填料可提高其導熱性能。常用的導熱填料有金屬氧化物(如Al2O3、MgO、BeO等)、金屬氮化物(如SiN、AlN、BN 等)。填料的熱導率不僅與材料本身有關,而且與導熱填料的粒徑分布、形態、界面接觸、分子內部的結合程度等密切相關。一般而言,纖維狀或箔片狀的導熱填料的導熱效果更好。

          2、塑煉、混煉

          塑煉、混煉是硅膠加工的一個工序,指采用機械或化學的方法,降低生膠分子量和粘度以提高其可塑性,并獲適當的流動性,以滿足混煉和成型進一步加工的需要。導熱硅膠片制作原料一般是使用機械高速攪拌進行破壞。經過配色混煉后由乳白色硅膠變位各種顏色的片料。

          3、成型硫化

          如果想要做成柔軟有彈性且耐拉的導熱硅膠片需要用的就是要進行過二次硫化的有機硅膠。硫化實際上也可以叫固化。液態的導熱硅膠在第一階段加熱成型后,其交聯密度不夠,要使其進一步硫化反應才能增加導熱硅膠片的拉升強度、回彈性、硬度、溶脹程度、密度、熱穩定性都比一次硫化有較大的改善。如果不進行二次硫化,也許生產的導熱硅膠片在性能上會受到一定的影響,得不到性能更好的產品。一次硫化后的產品參數與二次硫化的參數不盡相同,這與實際操作過程及步驟也有關。

          4、修整裁切

          高溫處理后的導熱硅膠片需要放置一段時間,讓其自然冷卻后在進行不同尺寸規格的裁切,而不能采用其他快速冷卻方式。否則會直接影響導熱硅膠墊的產品性能。

          5、成品檢測

          其中成品需要檢測的主要項目包括:導熱系數、耐溫范圍、體積電阻率、耐電壓、阻燃性、抗拉強度、硬度、厚度等。


          導熱硅膠片的優點



          1、材料較軟,壓縮性能好,導熱絕緣性能好,厚度的可調范圍比較大,適合填充空腔,兩面具有天然粘性,可操作性和維修性強;

          2、選用導熱硅膠片的最主要目的是減少熱源表面與散熱器件接觸面之間產生的接觸熱阻,導熱硅膠片可以很好的填充接觸面的間隙;

          3、由于空氣是熱的不良導體,會嚴重阻礙熱量在接觸面之間的傳遞,而在發熱源和散熱器之間加裝導熱硅膠片可以將空氣擠出接觸面;

          4、有了導熱硅膠片的補充,可以使發熱源和散熱器之間的接觸面更好的充分接觸,真正做到面對面的接觸.在溫度上的反應可以達到盡量小的溫差;

          5、導熱硅膠片的導熱系數具有可調控性,導熱穩定度也更好;

          6、導熱硅膠片在結構上的工藝工差彌合,降低散熱器和散熱結構件的工藝工差要求;

          7、導熱硅膠片具有絕緣性能(該特點需在制作當中添加合適的材料);

          8、導熱硅膠片具減震吸音的效果;

          9、導熱硅膠片具有安裝,測試,可重復使用的便捷性。


          導熱硅膠片的缺點



          相對導熱硅脂,導熱硅膠片有以下缺點:

          1、雖然導熱系數比導熱硅脂高,但是熱阻同樣也比導熱硅膠要高;

          2、厚度0.5mm以下的導熱硅膠片工藝復雜,熱阻相對較高;

          3、導熱硅脂耐溫范圍更大,它們分別導熱硅脂-60℃~300℃,導熱硅膠片-50℃~220℃;

          4、價格:導熱硅脂已普遍使用,價格較低,導熱硅膠片多應用在筆記本電腦等薄小精密的電子產品中,價格稍高。


          導熱硅膠片的應用領域



          ◆LED行業使用

          ●導熱硅膠片用于鋁基板與散熱片之間

          ●導熱硅膠片用于鋁基板與外殼之間

          ◆ 電源行業

          用與MOS管、變壓器(或電容/PFC電感)與散熱片或外殼之間的導熱

          ◆ 通訊行業

          ●產品在主板IC與散熱片或外殼間的導熱散熱

          ●機頂盒DC-DC IC與外殼之間導熱散熱

          ◆ 汽車電子行業的應用

          汽車電子行業應用(如氙氣燈鎮流器、音響,車載系列產品等)均可用到導熱硅膠片

          ◆PDP /LED電視的應用

          功放IC、圖像解碼器IC與散熱器(外殼)之間的導熱

          ◆家電行業

          微波爐/空調(風扇電機功率IC與外殼間)/電磁爐(熱敏電阻與散熱片間)


          導熱硅膠片的選型



          ◆導熱系數選擇

          導熱系數選擇最主要還是要看熱源功耗大小,以及散熱器或散熱結構的散熱能力大小。一般芯片溫度規格參數比較低,或對溫度比較敏感,或熱流密度比較大(一般大于0.6w/cm3 需要做散熱處理,一般表面小于0.04w/cm2 時候都只需要自然對流處理就可以)這些芯片或熱源都需要進行散熱處理,并且盡量選擇導熱系數高點的導熱硅膠片。

          導熱硅膠片

          消費電子行業一般不允許芯片結溫高于85 度,也建議控制芯片表面在高溫測試時候小于75 度,整個板卡的元器件也基本采用的是商業級元器件,所以系統內部溫度常溫下建議不超過 50度。第一外觀面,或終端客戶受能接觸的面建議溫度在常溫下得低于 45 度。選擇導熱系數較高的導熱硅膠片可以滿足設計要求和保留一些設計裕度。

          注解:熱流密度:定義為:單位面積(1 平方米)的截面內單位時間(1 秒)通過的熱量.結溫它通常高于外殼溫度和器件表面溫度。結溫可以衡量從半導體晶圓到封裝器件外殼間的散熱所需時間以及熱阻。

          ◆影響導熱硅膠導熱系數的因素

          1、聚合物基體材料的種類和特性

          基體材料的導熱系數超高,填料在基體的分散性越好及基體與填料結合程度越好,導熱復合材料導熱性能越好。

          2、填料的種類 

          填料的導熱系數越高,導熱復合材料的導熱性能越好。                            

          3、填料的形狀 

          一般來說,容易形成導熱通路的次序為晶須 >纖維狀 > 片狀 > 顆粒狀,填料越容易形成導熱通路,導熱性能越好。 

          4、填料的含量 

          填料在高分子的分布情況決定著復合材料的導熱性能。當填料含量較小時,起到的導熱效果不明顯;當填料過多時,復合材料的力學性能會受到較大的影響。而當填料含量增至某一值時,填料之間相互作用在體系中形成類似網狀或者鏈狀的導熱網鏈,當導熱網鏈的方向與熱流方向一致時,導熱性能最好。因此,導熱填料的量存在著某一臨界值。

          5、填料與基體材料界面的結合特性

          填料與基體的結合程度越高,導熱性能越好,選用合適的偶聯劑對填料進行表面處理,導熱系數可提高10%—20%。 


          導熱硅膠片的安裝方法
          導熱硅膠片

          1、保持與導熱硅膠片結束面的干凈,預防導熱硅膠片黏上污穢,污穢的導熱硅膠片自粘性和密封導熱性會變差。

          2、拿去導熱硅膠片時,面積大的導熱硅膠片應該從中心部位抓取,面積較小片材抓取不予要求,因為大塊的導熱硅膠片受力不均,會導致變形,影響后續操作,甚至損壞硅膠片。

          3、左手拿片材,右手撕去其中一面離型保護膜。不能同時撕去兩面保護膜,減少直接接觸導熱硅膠片的次數和面積,保持導熱硅膠片自粘性及導熱性不至于受損。

          4、撕去保護膜的一面,朝向散熱器,先將導熱硅膠片對齊散熱器。緩慢放下導熱硅膠片時。要小心避免氣泡的產生。

          5、操作中如果產生了氣泡,可拉起硅膠片一端重復上述步驟,或借助工具輕輕抹去氣泡,力量不宜過大,以免導熱硅膠片受到損害。

          6、撕去另一面保護膜,放入散熱器,撕去最后一面保護膜力度要小,避免拉傷或拉起導熱硅膠片。

          7、緊固或用強粘性導熱硅膠片后,對散熱器施加一定的壓力,并存放一段時間,保證把導熱硅膠片固定好。

          導熱硅膠片

          綜上所述,導熱硅膠片散熱效果是非常好的,而在導熱硅膠片的安裝過程中,建議,應當小心謹慎,不要心浮氣躁,導致起氣泡以及導熱硅膠片受到損害,否則浪費了金錢,也耽誤了時間。

          發布時間:2020/06/16 16:51:02 返回列表
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