一、導(dǎo)熱硅膠片的導(dǎo)熱性能以及分散性!
導(dǎo)熱硅膠片導(dǎo)熱系數(shù)的選擇主要取決于熱源的功耗和散熱器或散熱結(jié)構(gòu)的散熱能力。一般芯片溫度規(guī)格參數(shù)比較低,或者對(duì)溫度比較敏感,或者熱流密度比較大。這些芯片或熱源需要散熱處理,應(yīng)盡可能選用導(dǎo)熱系數(shù)高的導(dǎo)熱硅膠片。
一般消費(fèi)電子行業(yè)不允許芯片結(jié)溫高于85度。高溫測(cè)試時(shí),控制芯片的表面也建議小于75度。整個(gè)板的元器件基本都是商用級(jí)的元器件,所以建議常溫下系統(tǒng)內(nèi)部溫度不要超過50度。
聚合物基體材料的類型和特點(diǎn):基體材料的導(dǎo)熱系數(shù)高,填料在基體中的分散性越好,基體與填料的結(jié)合程度越好,導(dǎo)熱復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)越好。
填料類型:填料的熱導(dǎo)率越高,復(fù)合材料的熱導(dǎo)率越好。
填充物的形狀:一般來說,熱傳導(dǎo)路徑容易形成的順序是晶須>纖維狀>片狀>粒狀。填料越容易形成導(dǎo)熱路徑,導(dǎo)熱性能越好。
嚴(yán)格來說,導(dǎo)熱硅膠片的厚度與其導(dǎo)熱性能密切相關(guān)。我們?yōu)槭裁催@么說?先說導(dǎo)熱路徑和導(dǎo)熱硅膠片的原理。先要明確的是,導(dǎo)熱硅膠片貼附在發(fā)熱部件上時(shí),其工作原理是將熱量從一端傳遞到另一端。熱源和散熱器之間的距離越近,傳遞的熱量越多,熱阻越低,熱導(dǎo)率越好。
導(dǎo)熱系數(shù)k是硅膠導(dǎo)熱片的固有特征參數(shù),用來描述導(dǎo)熱硅膠片的導(dǎo)熱系數(shù)。這個(gè)特性與材料本身的尺寸、形狀、厚度無關(guān),與導(dǎo)熱硅膠片本身的成分有關(guān)。所以同一種材料的導(dǎo)熱系數(shù)是一樣的,不會(huì)隨著厚度的變化而變化。
結(jié)合以上兩個(gè)公式,可以得到k=D/R,導(dǎo)熱系數(shù)k是材料本身固有的特征參數(shù)。當(dāng)k不變時(shí),熱阻r與材料厚度d成正比,即導(dǎo)熱硅板越厚,熱阻越大。一般來說,可以得出以下結(jié)論:
二、導(dǎo)熱硅膠片的所有熱量都是通過材料從一個(gè)部分傳導(dǎo)到另一個(gè)部分!
對(duì)于同樣的導(dǎo)熱材料,導(dǎo)熱系數(shù)是材料本身的一個(gè)特性,是一個(gè)恒定值,熱阻會(huì)隨著厚度的變化而變化。
同樣,導(dǎo)熱材料越厚,通過材料的傳熱距離越遠(yuǎn),時(shí)間越長,導(dǎo)熱性能越差。
對(duì)于熱硅酮板,選擇合適的導(dǎo)熱系數(shù)和厚度與其導(dǎo)熱系數(shù)有很大關(guān)系。選用導(dǎo)熱系數(shù)高的硅板,但是厚度大,性能不夠好。在選擇導(dǎo)熱硅膠片時(shí),理想的條件是:高導(dǎo)熱系數(shù)和理想的接觸壓力,以保證合適的界面接觸。
因此幾乎不可能達(dá)到這種條件。通過測(cè)試計(jì)算得到的熱阻值實(shí)際上是導(dǎo)熱材料的熱阻值+接觸面的熱阻值。由于接觸面環(huán)境不同,同一種材料在不同條件下測(cè)得的熱阻值也不同。散熱硅膠片也需注意。
三、導(dǎo)熱硅膠片填料與基體材料界面的結(jié)合特性!
填料含量:填料在聚合物中的分布決定了復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。填料含量較小時(shí),導(dǎo)熱效果不明顯;當(dāng)填料過多時(shí),復(fù)合材料的力學(xué)性能會(huì)受到很大影響。但當(dāng)填料含量增加到一定值時(shí),填料之間的相互作用在體系中形成網(wǎng)狀或鏈狀的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)鏈。當(dāng)導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)鏈的方向與熱流方向一致時(shí),導(dǎo)熱性能好。因此,導(dǎo)熱填料的用量有一定的臨界值。
填料與基體的結(jié)合程度越高,導(dǎo)熱性能越好。選擇合適的偶聯(lián)劑對(duì)填料進(jìn)行表面處理,可使導(dǎo)熱系數(shù)提高10%-20%。超軟硅膠片也需注意。
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