贝格斯(BERGQUIST)导热材料选型指南

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1、Tel:13590236911Email:han@frd.cnhttp://www.frd.cn贝格斯导热界面材料选择指南Tel:13590236911Email:han@frd.cnhttp://www.frd.cn热传递概述…………………..……..….….……………...…….……1Bergquist概况………………..….……...………………….…..….3Sil-pad导热绝缘垫片……………………..………………………...4Gappad导热填缝材料……………….………………………..…...6Bond-ply导热双面胶…………………..

2、………………………..….7Hi-flow相变化材料……………………..…………….…………….8Bergquist导热界面材料选择表………..…………………..…….9Tel:13590236911Email:han@frd.cnhttp://www.frd.cnTel:13590236911Email:han@frd.cnhttp://www.frd.cn热传递概述热量管理是半导体行业、光电子行业、消费性行业、汽车行业、工业、医疗行业及国防/航空航天领域中新一代产品中的关键设计难题，现代电子产品热管理过程的目标是从半导体与周围环境的结合部分有效的

3、散热。电子产品热量传递的三个主要阶段：1半导体组件包装内的热传递2从包装到散热器（初始散热片）的热传递3从散热器到周围环境（最终散热片）的热传递第一阶段的产生不是系统热动力工程师所能控制的，原因是部件的类型决定了内部热传递过程。在第二和第三阶段，装配工程师的目标是设计从包装表面到初始散热器以及到周围环境的有效热连接。实现散热目标，不仅需要对热传递基础有全面地了解，而且还要具备可用界面材料的知识及其影响热传递过程的重要物理特性。基本理论傅立叶方程对界面材料的热传导，一般按一维来处理，其热传导过程可用傅立叶方程描述：Q＝＝＝KA△△△T/d┄┄┄┄┄┄┄

4、(1)式中：K：导热系数，W/m.kA：接触面积，m2Q：传热量，W△T：热量流入面与流出面之间的温差，℃d：壁面的厚度，m导热系数是描述材料导热能力的一个物理量，为单一材料的固有特性，与材料的大小、形状无关。而对于采用玻璃丝网或聚合物膜加固的界面材料，由于其导热系数取决于不同材料层的相对厚度及导热的方向性能，所以用相对导热系数来表征材料的导热性能更合适。热阻热阻表示单位面积、单位厚度的材料阻止热量流动的能力，表示为：Rθ＝d/K……………………….(2)对于单一材料，材料的热阻与材料的厚度成正比；对于非单一材料，总的趋势是材料的热阻随材料的厚度增加

5、而增大，但不是纯粹的线形关系。导热系数和热阻用来描述热量进入材料中后在材料中的传递。由于实际表面永远不会真正地平坦或光滑，因此，表面和材料之间的接触面也可能会产生对热流的阻力。右图描述微观尺度上的表面不规则和宏观尺度上的表面扭曲。实际接触在高点发生，凹陷处会形成空气间隙。空气间隙抵抗热的流动，迫使更多的热从接触点流过。这种限制阻力叫做表面1Tel:13590236911Email:han@frd.cnhttp://www.frd.cn接触阻力，可以在所有相互接触的表面上发生。热阻抗对于界面材料，用特定装配条件下的热阻抗来表征界面材料导热性能的好坏更合

6、适，热阻抗定义为其热阻和与接触表面间的接触热阻之和，表示如下：两个相互接触的表面以及流过界面的热流的示意图Zθ＝d/(K.A)+Ri………………(3)表面平直度、表面粗糙度、紧固压力、材料厚度和压缩模量将对接触热阻产生影响，而这些因素又与实际应用条件有关，所以界面材料的热阻抗也将取决于实际装配条件。热阻抗影响因素有：接触面积A：接触面积增加，装配热阻即减小。材料厚度d：绝缘厚度增加，材料的装配热阻增大。装配压力(Pressure)：在理想条件下，装配压力增加，热阻减小，但压力增加到一定值后，热阻减小的幅度很小，该点的压力则为材料的最佳压力值。另外，装

7、配热阻的大小还跟测试方法有关。由于这些表面条件在不同的应用中可能会有所不同，材料的热阻抗也将会随应用的不同而不同。热界面材料(TIM)半导体生成的热必须转移到周围环境中，从而将组件的接合温度控制在安全的操作限制内。通常，这种散热过程包括从包装表面到散热器的传导，而散热器会更有效地将热传递到周围环境中。散热器放入包装中时必须十分小心，以便将这种新形成的热接合部分的热阻降至最低。将散热器与半导体表面连接要求两个商用表面紧密接触。这些表面通常具有如下特点：除给表面造成凹陷、凸出或扭曲形状的宏观尺度不平坦外，还有微观尺度的表面粗糙度。当两个表面接合时，接触仅

8、在高点发生。低点处会形成空气间隙。典型的接触面积可能会包含90%以上的空气间隙，这对热流是一个不可轻视的阻力