【经验】选择导热材料时应关注哪些指标？

时间： 2023-08-30 来源：Ziitek

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电子设备工作时，元器件会产生一定的热量，从而使设备内部温度迅速上升。如果不及时将热量散发出去，设备会持续温升，元器件也会因过热而失效，从而导致电子设备的可靠性下降或损坏。

散热方式可简单分为主动散热、被动散热。热设计工程师会根据发热情况，选择合适的散热方式和导热材料。在选择导热介质时，不仅要考虑其热传递能力，还要兼顾生产时的工艺、使用时的便利性、可维护性及性价比等因素。

目前常用的导热材料有：导热硅胶片、导热硅脂、导热绝缘材料、导热灌封胶、导热凝胶等。

下面分别对这几类导热材料的特性，及选择时需要关注的指标进行简单描述：

导热硅胶片：一款高可压缩性,柔软兼有弹性的导热界面材料，它能够填充发热元器件与散热器之间的缝隙，提高传热效率，同时还能起到绝缘、减震等作用。在选择时，应根据实际情况选用：厚度、导热系数、工作温度范围、耐压等参数适中的导热硅胶片。同时还需要关注硬度、体积电阻率、介电常数、抗拉强度等参数。

硬度：硬度越低，导热硅胶片的有效接触面积就越大，导热效果也就越好，反之则越差。

抗拉强度：抗拉强度高，抵抗冲击、振动荷载的能力强。

导热硅脂俗称导热膏、散热膏，是一种以硅油做基础油，以金属氧化物做填料，配多种功能添加剂，经特定工艺加工而成的膏状热界面材料。其具有高导热、低热阻、工作温度范围大、低挥发性、低油离度、耐候性强等优异的性能。选择时主要关注以下几项指标：导热系数与热阻、粘度、介电常数。

系数：导热系数与热阻，一般来说，导热系数越大的导热硅脂，涂覆相同厚度的导热硅脂的条件下，热阻越小，导热效果越好。

粘度：用于表征导热硅脂流动性及粘稠度的一个性能指标，其受温度影响比较大。一般情况下，导热系数越高，粘度超大。

介电常数：介电常数用于衡量绝缘体储存电能的性能，指两块金属板之间绝缘材料为介质时电容量与同样的两块板之间以空气为介质或真空时的电容之比。除此之外，还需要考虑体积电阻率系数、是否通过RoHS环保认证、包装方式（桶装、罐装还是注射器）等。

导热绝缘垫片具有导热、绝缘、耐高压等特性，优异的抗机械应力和良好的电气隔离可靠性。在选择导热绝缘材料时，需要关注的参数指标是：工作温度、厚度、抗拉强度、热阻、击穿电压。

导热灌封胶：硅胶类导热灌封胶是双组份（A、B组份）构成的，按重量1：1混合固化后，具有防尘、防水防震、阻燃、密封、粘接、导热功能和优异的填缝效果。

选择时需要关注的参数指标为：导热率：导热系数越高，导热散热效果就越好流动性、密度：流行性强可以用来填补孔隙更小的缝隙，增加导热散热接触面体积；导热率相同，密度越低，应用于汽车电源等行业能有效提高散热性能效率。

导热凝胶：单组份或双组份硅胶类导热产品，主要满足产品在使用时低应力、高压缩模量的需求。单组份导热凝胶是一种软硅凝胶间隙填充垫。这硅凝胶混合了填料，加上独特配方，使其拥有有良好导热性能，亦保留了其极软的特性。它一般以导热硅油的粘度为高，它能防止粘合物与填料分离的现像。另外它的粘合线偏移也比传统的散热垫控制得好。

双组份导热凝胶是一种高导热、液态间隙填充材料，具有双组份及不同温度固化时间特点。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，因而能提高发热电子组件的效率和使用寿命。以液态方式，提供各种厚度，取代一般导热垫片的模切厚度，且不同于一般硅胶片，此系列产品固化后是干燥可触摸的，故可被更广泛应用。