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常用导热材料的种类有哪些?导热界面材料优劣势对比分析
发布:导热材料厂家 时间:2020-12-18 14:52:19 点击数:988
说到散热系统,大多数人想到的是风扇和散热片,往往忽视了其中一个不是很起眼但会起到重要作用的媒介物——导热界面材料。那么,你知道常用的导热界面材料种类有哪些吗?它们都有哪些优缺点?我们一起来看看吧!
导热垫片
导热垫片
导热硅胶垫片简称导热垫片,用于填充发热器件和散热片或金属底座之间的空气间隙,它们的柔性、弹性特征使其能够用于覆盖非常不平整的表面。热量从分离器件或整个PCB传导到金属外壳或扩散板上,从而能提高发热电子组件的效率和使用寿命。
在导热垫片的使用中,压力和温度二者是相互制约的,随着温度的升高,在设备运转一段时间后,导热垫片材料发生软化、蠕变、应力松弛现象,机械强度也会下降,密封的压力降低。
优点:
(1) 预成型的导热材料,具有安装、测试、可重复使用的便捷性;
(2) 柔软有弹性,压缩性好,能够覆盖非常不平整的表面;
(3) 低压下具有缓冲、减震吸音的效果;
(4) 良好的导热能力和高等级的耐压绝缘;
(5) 性能稳定,高温时不会渗油,清洁度高。
缺点:
(1) 厚度和形状预先设定,使用时会受到厚度和形状限制;
(2) 厚度较高,厚度0.3mm以下的导热硅胶片工艺复杂,热阻相对较高;
应用环境:发热部件与散热片之间间隙较大的情况下,发热元器件与壳体之间导热。
导热硅脂导热膏
导热硅脂
导热硅脂又叫做散热硅脂、导热膏等,是目前应用最广泛的的一种导热介质,材质为膏状液态,它是以硅油为原料,并添加增稠剂等填充剂,在经过加热减压、研磨等工艺之后形成的一种酯状物,该物质有一定的黏稠度,没有明显的颗粒感。可以有效的填充各种缝隙。
优点:
(1) 液态形式存在,具有良好润湿性;
(2) 导热性性能好、耐高温、耐老化和防水特性;
(3) 不溶于水,不易被氧化;
(4) 具备一定的润滑性和电绝缘性;
(5) 成本低廉。
缺点:
(1) 无法大面积涂抹,不可重复使用;
(2) 产品长时间稳定性不佳,经过连续的热循环后,会引起液体迁移,只剩下填充材料,丧失表面润湿性,最终可能导致失效;
(3) 由于界面两边的材料热膨胀速率不同,造成一种“充气”效应,导致热阻增加,传热效率降低;
(4) 始终液态,加工时难以控制,易造成污染其他部件及材料浪费,增加成本。
应用环境:高功率的发热元器件与散热器之间,散热部件需要有自己的固定装置。
导热双面胶带
导热双面胶
导热双面胶带简称导热胶带,由亚克力聚合物与有机硅胶粘剂复合而成。
优点:
(1) 同时具有导热性能和粘接性能;
(2) 具有良好的填缝性能;
(3) 外观类似双面胶,操作简单;
(4) 一般用于某些发热性较小的电子零件和芯片表面。
缺点:
(1) 导热系数比较低,导热性能一般;
(2) 无法将过重物体粘接固定;
(3) 胶带厚度一旦超过,与散热片之间无法达成有效传热;
(4) 一旦使用,不易拆卸,存在损坏芯片和周围器件的风险,不易拆卸彻底。
应用环境:通常应用于功率不高的热源与小型的散热器之间,用来固定LED散热器等。
双组份导热凝胶
导热凝胶
导热凝胶是以硅胶复合导热填料,经过搅拌、混合和封装制成的凝胶状导热材料。这种材料同时具有导热垫片和导热硅脂的某些优点,较好的弥补了二者的弱点。导热凝胶继承了硅胶材料亲和性好,耐候性、耐高低温性以及绝缘性好等优点,同时可塑性强,能够满足不平整界面的填充,可以满足各种应用下的传热需求。
优点:
(1)导热凝胶相对于导热垫片,更柔软且具有更好的表面亲和性,可以压缩至非常低的厚度,使传热效率显著提升,较低可以压缩到0.08mm;
(2)导热凝胶几乎没有硬度,使用后对设备不会产生内应力;
(3)导热凝胶可以直接称量使用,常用的连续化使用方式是点胶机,可以实现定点定量控制,节省人工同时也提升了生产效率。
 缺点:
(1)成本较高;
(2)工艺较复杂。
应用环境:高功率的发热元器件与散热器之间,可用于点胶机定量控制。
导热硅胶
导热硅胶
导热胶又称导热硅胶,是以有机硅胶为主体,添加填充料、导热材料等高分子材料,混炼而成的硅胶,具有较好的导热、电绝缘性能,广泛用于电子元器件。
优点:
(1) 热界面材料,会固化,具有粘接性能,粘接强度高;
(2) 固化后呈弹性体,抗冲击、抗震动;
(3) 固化物具有良好的导热、散热功能;
(4) 优异的耐高低温性能和电气性能。
缺点:
(1) 不可重复使用;
(2) 填缝间隙一般;
(3) 固化时间较长。
应用环境:导热硅胶可广泛涂覆于各种电子产品,电器设备中的发热体与散热设施之间的接触面,起传热媒介作用和防潮、防尘、防腐蚀、防震等性能。
导热灌封胶
导热灌封胶
导热灌封胶,常见的分为有机硅橡胶体系和环氧体系,有机硅体系软质弹性,环氧体系硬质刚性;可满足较大深度的导热灌封要求。提升对外部震动的抵抗性,改善内部元器件与电路之间的绝缘防水性能。
优点:
(1) 具备很好的防水密封效果;
(2) 优秀的电气性能和绝缘性能;
(3) 固化后可拆卸返修。
缺点:
(1) 导热效果一般;
(4) 工艺相对复杂;
(5) 粘接性能较差;
(6) 清洁度一般。
应用环境:电源模块的灌封保护。
导热矽胶布
导热矽胶布
导热矽胶布是以玻璃纤维布作为基材进行加固的有机硅高分子聚合物弹性体。
优点:
(1)能有效地降低电子组件与散热器之间的热阻;
(2)电气绝缘,具高介电强度,良好的热导性,高抗化学性能;
(3)能抵受高电压和金属件的刺穿而导致的电路短路,是代替传统云母及硅脂的一种优良导热绝缘材料。
缺点:
(1)导热系数不高;
(2) 厚度和形状预先设定,使用时会受到厚度和形状限制。
应用环境:发热源和散热模组或外壳间的填充、带电发热体和外壳之间的绝缘填充等。

相变导热材料
相变导热材料,是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质。相变化材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变过程。
优点:
(1) 可返修,可重复使用,涂覆厚度及形状可按需控制;
(2) 室温下为固体,但在设备运行期间熔化填补微间隙(不垂流);
(3) 导热效果相当于传统导热硅脂,性能更好;
(4) 极好的硅脂替代品,不存在传统硅脂硅油挥发变干老化的现象。
(5) 无一般硅脂的溢胶现象。
(6) 与导热硅脂相比,不存在“充气”效应,长期使用具有高度可靠性;
(7) 可点胶、丝网印刷、手动涂覆,可完全自动化操作,大幅提高生产量;
(8) 环保,符合Rohs标准。
缺点:
(1)不易储存;
(2)运输,成本相对较高。
应用环境:散热模组上。

不同导热材料有各自的特点,无论是哪款导热材料都没有办法满足所有电子设备的散热需求,或多或少都有它的部分缺点,重点是如何通过产品结构与各种技术将导热材料的优点放大。

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