【经验】5G T-Box散热和EMI屏蔽耦合的改善方法
EMI问题和散热问题经常是共存于同一情况,甚至发生于同一零部件情形之下,即为耦合现象。在5G通讯应用行业尤为明显,比如5G-Tbox里面,5G芯片发热量较4G芯片高出不少,通讯要求EMI屏蔽也更为严格。
此时,导热吸波片这种材料可以折中解决部分情况。但是大部分时候,温升没那么高,客户是EMI屏蔽优先,散热其次。这个时候就需要优先考虑使用导热界面材料和屏蔽罩来解决。导热界面材料使用时,优于填充间隙和性能参数的不同,可以考虑使用导热垫片和导热凝胶。如下图所示为此场景的简易3D模型:
实际情况下,此处的屏蔽罩,材质一般为洋白铜,不锈钢,铸铝等,可以采用已有的型号,如LAIRD有提供标品可供选择,也可以是客户自己开模,实际选型要参考规格书或者实测获得,此处不做具体深入讨论。为避免压坏屏蔽罩内的元器件,需要留有一定间隙——D,其值可大可小,可小于0.3mm,较大值可为0.2~0.7mm,或者更大,但不建议。因为这个间隙里空气(标准大气压,20℃下,空气的导热系数为0.0267W/m-K)的存在,就是热传递的不良导体,间隙越大,发热元器件和屏蔽罩之间的热阻(热量在热流路径上遇到的阻力,反应介质或界之间传递热能力的大小,单位m²℃/W)就更大,通过傅里叶定律,可以表示导热系数K、热阻Rθ,热传递方向的厚度D和接触面积S:
由此可以看出,为了减小热阻,提高传热效率,改善散热,就要减小厚度D,提升导热系数K值,扩大面积S,但是一般芯片、屏蔽罩和其他元器件的结构大小都有限制,面积S很可能无法改变,那就需要减少厚度D,并且这个间隙里面,要填充比空气的导热系数高很多的材料,以增大K值。此时导热界面材料就应运而生——主要代表是导热硅脂、导热凝胶、导热垫片等。
在考虑使用电气性能,浸润性能、操作便利性等,填充后不会产生很大应力的情况下:
1) 推荐小于0.3mm间隙时候使用导热凝胶,最优可以控制热阻在0.25以下,如使用高导热系数8W/m·K的导热凝胶HTG-800;
2) 间隙大于0.3mm时就要考虑使用导热垫片,一般薄的为0.5mm,厚的可达5mm,甚至更大,但不推荐,选用0.5~2mm为佳,压缩率(=压缩后/压缩前)一般为60%~80%,有一定浸润性,压缩后能很好的填充间隙,获得很好的导热效果,比如H1000,导热系数为10W/mk。
工程师在设计时,经常没有注意到这一点,仅靠芯片底部的过孔散热,散热效率比较低。屏蔽罩与热源之间的没有使用导热界面材料,因而热量也没有通过屏蔽罩很好的散发出来。要知道洋白铜的屏蔽罩的导热系数都在30~280W/m·K左右,也不失为一种好的散热元器件,热量通过屏蔽罩散发出来后,还可以在屏蔽罩外顶面增加一个散热器,提升散热效率,屏蔽罩与散热器之间也要使用厚度约薄越好的导热界面材,填充因粗糙度带来的微小间隙。散热器爱美达有提供标品选用。
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鸿富诚(HFC)热界面材料/屏蔽材料/吸波材料选型指南
目录- 公司介绍 Company Profile 热界面材料介绍 Thermal Interface Material Introduction 导热硅胶垫片 Thermal Pad 各向异性导热垫片 Anisotropic Thermal Pad 导热凝胶 Thermal Gel 导电泡棉 FOF Gasket 石墨泡棉 Graphite Foam 半包型导电泡棉 Half-wrapped Gasket SMT导电泡棉 SMT Gasket 全方位导电泡棉 XYZ Conductive Foam 导电PE Conductive PE 导电毛丝 Conductive FOA 导电布胶带 Conductive Fabric Tape 铜/铝箔胶带 Copper/Atuminum Foil Tape 吸波材料 Wave-absorbing Material 导热吸波材料 Thermal Conductive Absorbing Material
型号- H800-LY,HFS-15,HFS-18,H100,HFC-MC,H300,HFC-SMT,H500,H700,H350-SOFT,H100RS,H300-RB,HTG-150DK,HFC-MC系列,HTG-150D,HFC-GB系列,SMFB系列,H200RS,HFC-MFZ系列,HFC-AM,H1200,H250,HFC-GR系列,HTG-1000,HTG-100DK,H1000,HFS-20,H1000-SOFT,H150RS,HFC-A18000,SMFB,H250RS,HTG-600,HTG-500SF,HTG-800,SMFA,HTG-200,HFC-AM系列,HFC-MF,H300MAS,HFC-MT,SMT,H500-RB,HTG-200D,HFC-A系列,HFC-A25000,H150A15,H500-LY,HTG-800D,H100A15,HFS-30,HFC-AM5000,H200,H400,H600,H200-SOFT,H800,H300-SOFT,H100-SOFT,HFC-MF系列,HFC-AM1000,H200MAS,HFC-A5000,SMFA系列,H300-HC,HTG-300SF,HFC-MFZ,H150,HFC-GR,HTDG-250,H150-LY,H700-SOFT,H600-LY,H300-LY,HFC-A,H300-HR,H300-DR,SMT系列,HTG-300,HFC-GB,H200-LD,HTG-500,H150-LD
【选型】Laird(莱尔德) 完整的EMI及导热选型指南
目录- 导热垫片 导热硅脂T-grease 导热电绝缘材T-gard 相变材料T-pcm EMI材料
型号- 5000,TPCM 920,3000,210,TPCM200SP,2500,T-PUTTY502,TPCM910,TPCM588,TPCM583,TPCM780,K52,TPCM5816,TPCM905C,880,T-FLEX200VO,980,T-FLEX600,300X,1500,TPCMHP105,T-FLEX500,500,228,T-PLI-200
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厂牌及品类 发布时间 : 2017-12-29
鸿富诚导热凝胶选型表
鸿富诚导热凝胶提供选型:包含可剥离、无硅、通用系列单组份导热凝胶及双组份导热凝胶,单组份导热凝胶为可调整挤出率、流变特性、颜色,导热系数2~14W,应用间隙0.2mm~2mm;双组份导热凝胶可固化,抗垂流性强,可调整挤出率、操作时间、流变特性、颜色,导热系数1~8W,应用间隙0.2mm~3mm
产品型号
|
品类
|
导热系数(W/mK)
|
密度(g/cc)
|
挤出速率(g/min)
|
静态压缩应力@50%(Psi)
|
阻燃等级 UL
|
使用温度(℃)
|
击穿电压(KV/mm)
|
体积电阻率(Ω·cm)
|
硬度(ShoreOO)
|
拉伸强度(Mpa)
|
延伸率(%)
|
压缩比(%)
|
颜色
|
HTDG-250
|
剥离单组份导热凝胶
|
2.5[±0.2]
|
2.8
|
2@0.5Mpa
|
<1
|
V-0
|
-50-150
|
≥10
|
≥10¹³
|
50[±5]
|
≥0.4
|
≥200
|
≥20@60psi
|
白色
|
选型表 - 鸿富诚 立即选型
HFC热管理/EMC材料方案光模块行业
型号- H800-LY,HFS-18,HTG-300LY,H100-A15,H200SF,H300,H150-A15,HTDG-200,H200SOFT,H600LY,HTG-300D,H200RS,H500LY,H1200,H700SOFT,HFS-25,H1000,H200-A15,HFC-A18000,HTG-800,H300SOFT,H300-SF,H300MAS,H300LY,HTG-200D,HFC-A25000,HFC-A2000,H500-LY,HTG-800LY,HTG-800D,HFC-A15000,H600,HFC-A1000,H200-SF,H200MAS,HTG-100D,HFC-A5000,H1500,H1000SOFT,HTDG-250,HFS-40,H400MAS,HFC-A12000,H300-LY,H300RS,HTG-700,HTG-300,H800LY,HTG-500,HTG-500LY
鸿富诚导热垫片选型表
鸿富诚导热垫片提供选型:包括超软、低应力、低密度、抗射频、低出油、炭纤维、抗高湿变系列导热垫片,可根据客户要求对硬度、出油率、挥发份、载体、颜色、回弹性等进行定制化设计;导热系数1~25W;厚度0.3mm~18mm;阻燃等级V-0;可复合玻纤布、矽胶布、PI膜及背胶等
产品型号
|
品类
|
导热系数(W/mK)
|
热阻(℃in²/W)
|
颜色
|
厚度(mm)
|
硬度(Shore C、Shore 00)
|
密度(g/cc)
|
拉伸强度(Mpa)
|
延伸率(%)
|
压缩比(%)
|
阻燃等级UL
|
使用温度(℃)
|
击穿电压(KV/mm)
|
体积电阻率(Ω·cm)
|
介电常数(@1MHz)
|
H1200
|
导热垫片
|
12[±0.1]
|
≤0.15@20psi/1mm
|
灰色 Gray
|
0.5-3
|
35[±5]Shore C
|
3.5[±0.2]g/cc
|
≥0.04
|
≥40
|
≥15@30psi
|
V-0
|
-40~125
|
≥5
|
≥10¹⁰
|
≥2
|
选型表 - 鸿富诚 立即选型
【应用】Laird导热垫片Tflex™ HD300,为热管等应用提供解决方案
任何需要将热量传送到外壳、底架或其它散热器的场合都需要导热垫片。对于热管来说,散热是非常重要的一个环节。因此具有优秀的界面润湿性能、高形变能力和高的接触热阻的导热垫片是非常重要的。据此,本文推荐Laird(莱尔德)的一款导热垫片——Tflex™ HD300,是具有高形变能力的导热界面材料产品。具有最小的板间和元器件应力,同时具有好的缝隙和公差的填充能力。
应用方案 发布时间 : 2019-02-28
【应用】导热垫片Tflex HD300和导热硅脂TGREASE 300X协力解决工业相机散热问题
莱尔德导热垫片Tflex HD300,硬度shoreoo 34,压缩率高,应力低,可以用在工业相机电源板上,低应力的Tflex HD300可以利用其自身高压缩率的特点贴合电源板把热量迅速传递到散热铜片上;莱尔德导热硅脂TGREASE 300X,导热系数3W/m.K, 最小涂覆厚度可以做到25um,热阻低至0.013℃·cm2 /W,涂在主控芯片上,可以快速把热量传递到散热铜片上。
应用方案 发布时间 : 2021-06-08
Laird屏蔽罩选型表
Laird屏蔽罩选型,提供一体式板级屏蔽罩/One-Piece Board Level Shield、两件式板级屏蔽罩(Two-Piece Board Level Shield Cover/Two-Piece Board Level Shield Frame)。
产品型号
|
品类
|
Length (mm)
|
Width(mm)
|
Height (mm)
|
Ventilation
|
BMI-S-101
|
One-Piece Board Level Shield
|
13.66
|
13.00
|
2.54
|
Ventilation
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选型表 - LAIRD 立即选型
【应用】国产低热阻单组份导热凝胶HTG-500助力电机驱动器散热设计,导热系数高达5W/m•K
针对电机驱动器散热需求,推荐国产鸿富诚的单组份导热凝胶HTG-500,导热系数5W/m•K,其外观呈液态膏状,适配自动点胶工艺,随结构成型,可有效填充多个功率器件与金属散热器的间隙,可有效提升热的传导效率,助力电机驱动器内部器件散热。
应用方案 发布时间 : 2022-12-28
电子商城
服务
使用FloTHERM和Smart CFD软件,提供前期热仿真模拟、结构设计调整建议、中期样品测试和后期生产供应的一站式服务,热仿真技术团队专业指导。
实验室地址: 深圳 提交需求>
提供稳态、瞬态、热传导、对流散热、热辐射、热接触、和液冷等热仿真分析,通过FloTHERM软件帮助工程师在产品设计初期创建虚拟模型,对多种系统设计方案进行评估,识别潜在散热风险。
实验室地址: 深圳 提交需求>
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