隨著電子設(shè)備變得越來越小，它們散發(fā)的熱量不斷增加，這些設(shè)備的正常運行需要冷卻和溫度控制。有機(jī)硅熱界面材料 (TIM) 含有高比例的填料，具有出色的導(dǎo)熱性，已被證明非常適合此類應(yīng)用。由于它們是液體分配的，因此可以完全填充加熱元件和散熱器之間的間隙，以降低整體熱阻。選擇正確的熱界面材料的目標(biāo)是為組件冷卻提供足夠的熱路徑，同時滿足必要的性能標(biāo)準(zhǔn)，例如粘附和/或應(yīng)力減少。
Q1： 什么是熱阻？它與熱界面材料有何關(guān)系？
答：熱阻描述了一種或多種材料堆疊的導(dǎo)熱性能，由堆疊兩側(cè)的溫差定義。熱阻越低，傳熱效果越好。
熱界面材料用于改善從電子元件到散熱器的熱傳遞。一般來說，TIM 是比空氣更好的導(dǎo)熱體。通過取代因表面固有（微米級）粗糙度而產(chǎn)生的絕緣氣隙，TIM 能夠改善電子元件和散熱器之間的熱流。連接伙伴之間的總體熱阻主要取決于：
? 熱界面材料的導(dǎo)熱系數(shù)（TC）
? 鍵合線厚度 (BLT)，即連接伙伴之間使用的熱界面材料的量
? 接觸界面上不同類型材料之間的接觸電阻（電子元件、TIM、散熱器）
? 管理熱界面材料對于維持電子設(shè)備的可靠性和使用壽命至關(guān)重要。
Q2：如何降低熱阻以獲得更好的傳熱效果？
答：改善傳熱的三種主要方法是：
? 提高熱界面材料的導(dǎo)熱系數(shù)
? 減少電子元件與散熱器之間的BLT
? 通過增加固體 TIM 的安裝壓力或使用液體點膠 TIM 來降低接觸電阻
Q3：粘合層厚度如何影響熱性能？
答：一般來說，較低的粘合線會減少熱量從熱源中散出所必須傳播的長度。因此，為了降低熱阻，較薄的粘合線優(yōu)于較厚的粘合線。BLT 由零件設(shè)計決定，主要取決于基板和組件堆疊的公差。一般來說：
? 粘合劑的 BLT 范圍：80 μm 至 300 μm
? 間隙填充物：70 μm 至 2 mm
? 相變和潤滑脂：15 μm 至 50 μm
Q4：顆粒尺寸和壓力如何幫助實現(xiàn)正確的粘合層厚度？
答：其他限制（例如零件設(shè)計或電氣絕緣）可能需要更高的 BLT。為了在生產(chǎn)過程中實現(xiàn)精確的粘合線厚度，可以添加具有精確尺寸的玻璃珠以增加可實現(xiàn)的最小 BLT。此外，還可以進(jìn)行壓力粘合線厚度測試，以更好地了解組裝條件。
Q5：接觸電阻如何影響熱性能以及如何改進(jìn)？
答：接觸電阻通常取決于 TIM 與熱源和散熱器表面的貼合能力。較高的接觸電阻通常會導(dǎo)致較少的熱傳遞。對于固體材料（例如箔或固化的硅膠片），可以通過在層堆疊上使用更大的壓力來改善接觸電阻。
對于液體或液體分配然后固化的材料，TIM 無需高壓即可輕松貼合，有助于限制電子元件上的應(yīng)力。
Q6：哪些類型的泵可用于分配熱界面材料？
答：由于 TIM 具有大量填充、高磨蝕性，這些材料的加工需要專門的設(shè)備來進(jìn)行傳輸和計量。
Q7：如何為我的應(yīng)用選擇正確的點膠模式？
 | 答：能夠?qū)崿F(xiàn)所需性能的最簡單的點膠模式是最好的。更復(fù)雜的點膠模式可能需要更長的時間來生產(chǎn)，并且會減少整體周期時間。 |
Q8：如何選擇合適的點膠針頭（錐形、直型、粒徑）？
答：由于有多種類型的流體具有不同的特性，可以滿足不同的應(yīng)用要求，因此了解哪種類型的點膠針適合您的特定應(yīng)用非常重要。使用錯誤的點膠針可能會導(dǎo)致機(jī)械損壞和停機(jī)、零件質(zhì)量差以及生產(chǎn)過程效率低下。
最常見的點膠針是通用尖端。該針頭幾乎可以分配任何類型的 TIM；然而，這并不意味著它是適合您的材料或應(yīng)用的最佳選擇。
一個好的經(jīng)驗法則是，針頭直徑開口應(yīng)至少比材料中最大顆粒大 7 至 10 倍（例如，80 μ 最大顆粒尺寸乘以 10 意味著針頭直徑需要至少為 800 μ）。
錐形吸頭通常是用于較稠粘度流體的最佳吸頭類型，因為它們可以促進(jìn)流動并有助于在最短的時間內(nèi)分配更多數(shù)量的精確、一致的流體沉積物。錐形尖端可讓您降低氣動流體分配器上的壓力。這在分配填充材料時很重要，因為高壓會導(dǎo)致填充材料在注射器筒中分離。點膠粘稠液體時使用錐形針頭可以幫助操作員更快地涂抹沉積物，從而提高點膠過程的生產(chǎn)率。
Q9：如何混合灌封材料以確保材料質(zhì)量一致？
答：由于聚合物和填料之間的粘度低且密度差（聚合物 1g/cm3與填料 4g/cm3,AL2O3），灌封材料會隨著時間的推移而分離，從而使填料沉降到容器底部。為確保灌封材料發(fā)揮最佳性能，重要的是在使用前充分混合灌封材料，以保證材料均勻。
Q10：在使用前需要對材料進(jìn)行脫氣嗎？
答：由于硅膠會吸收空氣，因此建議在使用前將低粘度導(dǎo)熱材料在真空混合器中脫氣。否則，空氣可能會殘留在固化的有機(jī)硅中，并可能導(dǎo)致潛在的問題，包括可見缺陷和介電擊穿。重要的是對真空混合器內(nèi)的所有低粘度材料進(jìn)行脫氣，而不僅僅是頂層。
Q11：解凍時間如何影響性能？
答：在打開之前，將儲存在 7°C (44°F) 或以下冰箱中的硅膠解凍是非常重要的。將硅膠加熱至室溫 22°C (71.6°F) 可能需要長達(dá) 24 小時，具體取決于包裝和材料數(shù)量。如果在達(dá)到室溫之前不加熱硅膠并打開它，環(huán)境濕度將立即滲入硅膠，并在較高溫度的硫化過程中形成氣泡。這可能導(dǎo)致粘合性能差。
Q12：是否需要準(zhǔn)備表面清潔處理才能獲得最大的粘合性能？
答：任何粘合劑的性能都高度依賴于適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚?。?zhǔn)備粘合表面時，請確保其清潔。污染物會削弱粘合力。確保表面干燥。潮濕的表面會帶來與骯臟的表面相同的問題。有效的溶劑清潔物質(zhì)是用于塑料的異丙醇和用于金屬的丁酮，但需要事先驗證與零件的兼容性。根據(jù)基材的不同，可能需要對部件進(jìn)行一段時間的退火，以除去塑料內(nèi)部的濕氣。在施加粘合劑之前，基材必須恢復(fù)到室溫。
對于難以粘合的基材，應(yīng)使用底漆或額外的等離子處理來幫助促進(jìn)粘合
Q13：粘合層厚度如何影響粘合力？
答：適當(dāng)?shù)恼澈狭艽蟪潭壬先Q于粘合線厚度。在大多數(shù)情況下，粘合力隨著粘合線厚度的減小而增加。為了保持正確的粘合線厚度，可以使用尺寸精確的玻璃珠配制熱粘合劑，玻璃珠充當(dāng)間隔物并有助于確保粘合線厚度控制。
Q14：什么是觸變指數(shù) (TI)？為什么它很重要？
答：觸變指數(shù) (TI) 是材料在兩種不同速度下的粘度之比。它是通過在低剪切速率和高剪切速率下進(jìn)行測量獲得的。由于觸變材料的粘度隨著剪切應(yīng)力的增加而下降，因此熱界面材料的 TI 值表明材料在受到重力等應(yīng)力時保持其形狀的能力。高 TI 表明熱界面材料在點膠后能夠抵抗下垂或滑落。
保持其應(yīng)用的位置對于熱界面性能至關(guān)重要。如果熱界面材料不與組件保持接觸，則無法從該組件散熱。
