热传递基础知识跟各种导热材料应用

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1、热传递基础知识跟各种导热材料应用热传递基础知识简介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散热。该过程可以分为三个主要阶段：1．半导体组件包装内的热传递2．从包装到散热器的热传递3．从散热器到周围环境的热传递第一阶段的热量产生是热解决工程师所不能控制的。第二和第三阶段是热解决工程师需要解决的问题，为实现这一目标热设计工程师不仅需要对热传递过程有全面的了解，而且还要有具备可用界面热传递材料的知识，并深刻了解影响热传递过程的重要物理特性。基本理论热通过材料的传导速率与热流的法线面积以及沿热流路径的温度梯度成正比。对于一维的，状态稳定的热流来说，速率可用傅立叶等式表示

2、为：[1]Q=kA.△T/dk为导热系数,单位W/m-KQ为热流速率,单位WA为接触面积d为热流距离△T为温度差导热系数k是均质材料的固有特性,它体现了材料的导热能力。它与材料的尺寸，形状和方向没有关系。导热材料还有另外一个固有特性就是热阻R[2]R=A.△T/Q此特性用于度量特定厚度的材料抵抗热流的能力。将等式[2]代入等式[1]就可以得到k与R的关系。[3]k=d/R等式[3]显示，对于均质材料来说,热阻与厚度成正比；对于非均质材料来说，热阻通常随材料的厚度增加而增加，但不是线性关系。在实际应用当中，热源的物体表面是非理想的平整表面，在与导热材料结合时会产生热阻，这个热阻是由于

3、结合处的空气间隙产生的。因此，材料的总阻抗等于材料的固有热阻加上材料与热源表面接触热阻之和，可表示为：[4]R[总]=R[材料]+R[接触]因此，表面的平滑度和粗糙度以及夹紧力，材料厚度和压缩模数对接触热阻都有重要的影响。热界面材料[TIM]正是因为热源表面不是理想的完整的平面，总是存在微观的表面粗糙度。当和导热材料接触时，会产生较大的接触热阻。为了减少这种对热流的阻力，将一些导热界面材料填充在它们之间克服这种对热流的阻力，现在，跨越电子有限公司已经开发出多种类型的材料可满足用户使用要求，这些材料如下：1相变材料这种材料是采用加有导热填料的硅或其他聚合树脂。它既有油脂的高热性能，又

4、有垫片的易处理性和即撕即粘的特点。当温度上升到熔点温度时（45℃～55℃），相变材料就会变软，类似于油脂，流动于整个接触表面，这种液体的流动将排除所有因接触表面粗糙而产生的空隙。以达到接触表面完全接触的理想状态，使接触热阻降到最低。这些材料已经广泛使用在微处理器，中央控制器，图形处理器，芯片组，功率放大器和开关电源，展示出非常出色的导热性能和高可靠性。2导热石墨片导热石墨片散热效率高、占用空间小、重量轻，沿两个方向均匀导热，消除热点区域，屏蔽热源与组件的同时改进消费类电子产品的性能导热系数高达水平导热150-1200W/M.K，垂直导热20-30W/M.K，比金属的导热还好，耐高温

5、400℃，低热阻：热阻比铝低40%，比铜低20%。质轻，比重只有1.0-1.3柔软，容易操作，颜色黑色，厚度0.1-1.0MM，可按要求背胶，此产品导电需注意，主要用途：应用于笔记本电脑、大功率LED照明、平板显示器、数码摄像机、移动通信产品等.3导热粘合带导热粘合带是采用了导热填料的丙烯霜基或硅基的压敏粘合剂。这种材料使用非常方便，不需要机械夹紧力。它依靠表面PSA粘合散热装置和热源表面。导热性能主要看表面接触面积大小。广泛用于LED日光灯、LED面板灯、LED背光源TV等.4填缝材料导热硅胶片填缝材料是一种非常软的可导热的硅弹性体，主要用于半导体组件和散热表面之间的又大又多变的

6、间隙导热情况，不需要任何压力填充器件或组件之间的间隙，导热硅胶片具有一定的柔韧性、优良的绝缘性、压缩性、表面天然的粘性，专门为利用缝隙传递热量的设计方案生产,能够填充缝隙,完成发热部位与散热部位间的热传递,同时还起到绝缘、减震、密封等作用,能够满足设备小型化及超薄化的设计要求,是极具工艺性和使用性，且厚度适用范围广，是一种极佳的导热填充材料而被广泛应用于电子电器产品中。5有机硅导热灌封胶现场成型化合物是活性的两组件式硅RTV，可以用于在组件和冷表面之间的距离可变时形成的热路径。它们分散到组件中，导出外壳箱体，可以立即填充复杂的几何体，然后就地固化。起到导热、绝缘、防水、密封、防震等

7、作用。6绝缘垫片绝缘垫片具有高导热系数，高电介质强度，高体积电阻率的特点。采用硅粘合剂提供高温稳定性和电绝缘特性，采用玻璃网加固物提供切穿阻力。这种材料安装时需要较大的夹紧力以减少接触热阻。7热油脂热油脂是采用加有导热填料的硅或者茎基由。热油脂是一种导热粘性液体，通常使用钢印或者丝印技术印到散热器上。油脂具有良好的表面侵润特性，容易流入界面上的空隙中进行填充，甚至在较低的压力下也会产生很低的热阻抗。热界面材料的关键特性一．热特性1热阻抗由等式[3]可以得到热阻等于R=