【经验】如何为芯片与壳体之间散热选择一款合适的导热垫片？

时间： 2018-11-30 来源：世强

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为改善芯片与壳体间的散热能力，更大程度上降低芯片表面的温度，一般需要在芯片表面与壳体间加一填充的高导热垫片做热传递处理，那么，如何选择一款合适的导热垫片呢？一般需要考虑以下几个因素：

1、高导热系数

2、低热阻

3、是否需要压缩量？

4、尺寸

5、是否需要带胶？

6、是否需要绝缘？

7、成本

下面以某轨道交通门机驱动器控制板举例说明，在控制板上运算处理芯片（32位DSP）与壳体间，需要一款低成本、高导热、需要一定压缩量、最终芯片和壳体间距1.4mm、双面带胶、无需绝缘的25mm*100mm导热垫片。

根据如上的设计需求，可推荐LAIRD（莱尔德）Tflex™ HD300系列导热垫片，型号为Tflex HD360，可满足设计需求，该导热垫片颜色为粉色，实物图参考如下图1所示。

图1：LAIRD（莱尔德）Tflex HD360导热垫片实物图

LAIRD（莱尔德）Tflex HD360导热垫片采用陶瓷填充硅片工艺，颜色为粉色，厚度为1.5mm，可压缩，双面带胶，导热系数为2.7W/mK，热阻典型值0.573°C–in2/W（@10psi，40mil），宽工作温度范围-40℃~200℃，防火等级通过UL94V-0最高级测试认证，典型性能参数参考如下图2所示。

图2：LAIRD（莱尔德）Tflex HD360导热垫片典型性能参数对照表

那么，Laird（莱尔德）Tflex HD360导热垫片的厚度和型号的定义关系是什么样的呢？

HD3xxx表示Tflex HD300产品线厚度以mil为单位 (0.001")，1mil=0.0254mm（换算公式）。

u Tflex HD340，厚度=40mil=40x0.0254mm=1mm；

u Tflex HD360，厚度=60mil=60x0.0254mm=1.5mm；

u Tflex HD380，厚度=80mil=80x0.0254mm=2mm；

u Tflex HD3100，厚度=100mil=100x0.0254mm=2.5mm；

故，Tflex HD360导热垫片的厚度是1.5mm。

Tflex HD360导热垫片在不同压力下的形变与热阻是什么样的呢？参考如下图3所示中的绿色曲线。

图3：LAIRD（莱尔德）Tflex HD360导热垫片在不同压力条件下的形变量和热阻关系图

通过如上图示易知：

从10psi压力逐渐增加到100psi压力时，Tflex HD360导热垫片的压缩量随着压力的增加，压缩量会逐渐增加，压缩量最高变化率约45%（25%→70%）；而Tflex HD360导热垫片的热阻随着压力的增加，热阻会逐渐减少，热阻在100psi时低至约0.28°C–in2/W。

下面，再提供下LAIRD（莱尔德）Tflex HD360导热垫片使用指引，参考如下图4所示。

1、将导热垫片的一面透明保护膜撕除，注意尽可能接近180°角度沿着一个方向匀速撕除；

2、折叠模切间隙填充物，从角落推动间隙填充物使其与透明保护膜分离；

3、从透明保护膜剥离小块导热垫片并将其放置在所需的芯片表面上；

4、避免灰尘和碎片污染表面。

图4：LAIRD（莱尔德）Tflex HD360导热垫片使用指引

LAIRD（莱尔德）Tflex HD360导热垫片材料的竞争优势：

1、高导热系数：达2.7W/mK，相比空气（0.031 W/mK@100℃下），提升87倍，更有利于热传导。

2、低热阻：典型热阻低至0.573°C–in2/W（@10psi，40mils），受压力时，热阻更低，更利于传热。

3、宽工作温度范围：-40℃~200℃

4、防火等级通过UL94V-0最高级测试认证，具备高安全性。

5、具有低成本特性

6、支持定制化尺寸服务

7、LAIRD（莱尔德）Tflex™ HD300系列为双面粘性材料，不过有单面粘性材料可选，在尾缀上加上DC1，如Tflex™ HD3100DC1为厚度2.5mm、单面粘性导热垫片，选择性灵活。

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