什么是導(dǎo)熱界面材料？

2022.09.20 11:48:51 Clicks

隨著電子技術(shù)迅速的發(fā)展，使元器件的集成度不斷提高，也導(dǎo)致了功耗和發(fā)熱量急劇增大?？梢哉f，電子器件的工作溫度直接決定其使用壽命和穩(wěn)定性，因此散熱己成為微電子系統(tǒng)需重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域。

什么是導(dǎo)熱界面材料？

有什么辦法可以降低高溫帶來的危害？

面對(duì)電子設(shè)備大量產(chǎn)熱的挑戰(zhàn)，如今的電子產(chǎn)品越來越重視散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)。盡管風(fēng)扇、水冷、液氮等主動(dòng)散熱方案效果更為顯著，但其必須占用大量空間，以其高昂成本面對(duì)消費(fèi)電子和汽車電子越來越緊湊的設(shè)計(jì)，時(shí)常難以施展拳腳。為了控制設(shè)備的體積，就必須要用到界面導(dǎo)熱材料來提高導(dǎo)熱的效率。

什么是界面導(dǎo)熱材料？

TIM界面導(dǎo)熱材料(Thermal Interface Materials)普遍用于IC封裝和散熱器的材料之間，用于填補(bǔ)兩種材料接合時(shí)產(chǎn)生的微空隙和表面凹凸不平的孔洞，減少傳熱熱阻，提高散熱性能。

為什么需要界面導(dǎo)熱材料呢？

如果將電子器件和散熱器安裝在一起，由于其表面細(xì)微的凹凸不平，它們的實(shí)際接觸面積只有底座的10 %左右（取決于散熱器表面的加工精度），其余均為空氣間隙。因?yàn)榭諝鉄醾鲗?dǎo)系數(shù)只有0.025W/m.K左右，是熱的不良導(dǎo)體。這90%的空氣間隙，導(dǎo)致接觸熱阻非常大，最終造成散熱器的效能低下。

導(dǎo)熱材料

TIM能填充間隙并排除其中的空氣，在元件和散熱器間建立有效的熱傳導(dǎo)通道，大幅度低接觸熱阻，從而使散熱器的作用充分地發(fā)揮。

選擇導(dǎo)熱材料的時(shí)需考慮哪些技術(shù)參數(shù)？

首先，在選擇導(dǎo)熱材料時(shí)，熱傳導(dǎo)系數(shù)和熱阻（界面熱阻）這兩個(gè)技術(shù)參數(shù)是必須關(guān)注的，參數(shù)直接反應(yīng)產(chǎn)品的導(dǎo)熱性能，但值得注意的是在不同測(cè)試方法下，會(huì)有不同的測(cè)試結(jié)果。另外客戶為達(dá)到理想的界面填充浸潤(rùn)性及對(duì)脆弱元器件的保護(hù)，有時(shí)需要較柔軟的界面填充材料。所以楊氏模量的參數(shù)也必須考慮進(jìn)去，低模量的材料更易發(fā)生形變，更容易填滿空隙。

導(dǎo)熱材料

針對(duì)不同的應(yīng)用，例如對(duì)絕緣性有要求的行業(yè)，必須關(guān)注抗擊穿電壓或體積電阻。而對(duì)硅揮發(fā)敏感的器件——如存儲(chǔ)設(shè)備，醫(yī)療器械，光學(xué)器件等，則需要選擇無硅體系的產(chǎn)品。

針對(duì)不同的產(chǎn)品，所需關(guān)注的產(chǎn)品特性也各有不同。例如，如果希望用導(dǎo)熱膠來替代螺絲緊固，其抗剪切強(qiáng)度也是需要關(guān)注的。而針對(duì)相變導(dǎo)熱材料而言，相變溫度和長(zhǎng)期工作溫度非常重要。最后，針對(duì)產(chǎn)品的實(shí)際使用，其粘稠度、混合比例、可工作時(shí)間和固化時(shí)間也都是需要了解的。