導熱界面材料介紹及在LED燈具上的應用

目錄
一、什么是導熱界面材料
二、為什么要導熱界面材料
三、理想的導熱界面材料是怎樣的。
四、幾種常見導熱界面材料的介紹。
1、導熱硅脂 2、導熱硅膠片 3、導熱相變化材料
4、導熱雙面貼 5、導熱石墨片
五、LED燈具對導熱界面材料的選擇。
六、建議

一、什么是導熱界面材料
•導熱界面材料（Thermal Interface Materials）又稱為熱界面材料或者界面導熱材料，是一種普遍用于IC封裝和電子散熱的材料，主要用于填補兩種材料接合或接觸時產生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，減少傳熱接觸熱阻，提高器件散熱性能。
•熱界面(接觸面)材料 (Thermal Interface Materials，TIM)在熱管理中起到了十分關鍵的作用，是該學科中的一個重要研究分支。

二、為什么要導熱界面材料
•在微電子材料表面和散熱器之間存在極細微的凹凸不平的空隙，如果將他們直接安裝在一起，它們間的實際接觸面積只有散熱器底座面積的10%，其余均為空氣間隙。因為空氣熱導率只有0.024W/(m·K)，是熱的不良導體，將導致電子元件與散熱器間的接觸熱阻非常大，嚴重阻礙了熱量的傳導，最終造成散熱器的效能低下。
•使用具有高導熱性的熱界面材料填充滿這些間隙，排除其中的空氣，在電子元件和散熱器間建立有效的熱傳導通道，可以大幅度低接觸熱阻，使散熱器的作用得到充分地發揮。

三、理想的導熱界面材料是怎樣的。
理想的熱界面材料應具有的特性是：
(1)高導熱性；
(2)高柔韌性，保證在較低安裝壓力條件下熱界面此材料能夠最充分地填充接觸表面的空隙，保證熱界面材料與接觸面間的接觸熱阻很小；(3)絕緣性；
(4)安裝簡便并具可拆性；
(5)適用性廣，既能被用來填充小空隙，也能填充大縫隙。

四、幾種常見導熱界面材料的介紹
1、導熱硅脂
（1）、導熱硅脂俗稱散熱膏，導熱硅脂以有機硅酮為主要原料，添加耐熱、導熱性能優異的材料，制成的導熱型有機硅脂狀復合物。
（2）、 優點：性價比高，在電子散熱中最常見的導熱材料。
注意點：操作不方便，一般的導熱膏會有硅油析出，時間長了 會干， 使用年限長的產品不建議使用導熱膏。

2、導熱硅膠片
A、導熱硅膠片是以硅膠為基材,添加金屬氧化物等各種輔材,通過特殊工藝合成的一種導熱介質材料。
B、在行業內，又稱為導熱硅膠墊，導熱矽膠片，軟性導熱墊等等，是專門為利用縫隙傳遞熱量的設計方案生產,能夠填充縫隙,完成發熱部位與散熱部位間的熱傳遞。
C、同時還起到絕緣、減震、密封等作用,能夠滿足設備小型化及超薄化的設計要求,是極具工藝性和使用性，且厚度適用范圍廣，是一種極佳的導熱填充材料。

導熱硅膠片的優勢
1）導熱硅膠片的導熱系數的范圍以及穩定度
2）導熱硅膠片在結構上工藝工差的彌合,降低散熱器和散熱結構件的工藝工差要求
3）導熱硅膠片具有絕緣的性能 。
4 ）導熱硅膠片具減震吸音的效果 。
5）導熱硅膠片具有安裝，測試，可重復使用的便捷性。

導熱相變化材料
•相變化材料(PCM - Phase Change Material)是指隨溫度變化而改變形態并能提供潛熱的物質。相變化材料由固態變為液態或由液態變為固態的過程稱為相變過程，這時相變材料將吸收或釋放大量的潛熱。
•優點：相變化材料現在主要是固固相變,在面對熱沖擊的狀況下,可以通過相變化 吸收一定的熱量,減緩大熱流密度的沖擊.就像在導熱通道上加了一個蓄水池. 現在市場上的相變化材料的相變溫度大概是在45℃---50 ℃左右.相變化材料主要應用與類似CPU等存在瞬時大熱流密度的熱源上,可以起 到很好保護作用,特別是在開機或重新啟動的瞬間. 注意點: 有一定的熱容 熱阻小于導熱硅膠片 厚度薄可以做到0.125mm. 不易于保存以及安裝 ，有硅油析出,影響照明設備的光效 相變化導熱介質比較合適在消費性電子等產品,特別是筆記本電腦,游戲機 等.但是其可靠性不好,長期在高溫下,其性能會下降,一般使用2年,性能下降約 40%---70%.

導熱雙面膠
•導熱雙面膠又稱導熱膠帶，是由壓克力聚合物填充導熱陶瓷粉末，與有機硅膠粘劑復合而成。具有高導熱和絕緣的特性，并具有柔軟性、壓縮性、服帖性、強粘性。適應溫度范圍大，可填補不平整的表面，能緊密牢固地貼合熱源器件和散熱片，將熱量快速傳導出去。
•優點 ：一般粘接其他散熱片與發熱設備的用法很便捷，將導熱雙面貼置于發熱片與散熱片之間，加力壓緊，散熱片即被牢牢固定在發熱片上，使用簡單便捷，利于提高生產效率。其散熱效果比一般的散熱貼紙效果明顯，大大提升了元件的壽命，是一些高端且需導熱的電子產品的首選。
•注意點：對粘接的表面要求高，印刷和電鍍的表面不宜用。

導熱石墨片
•導熱石墨片是一種全新的導熱散熱材料，沿兩個方向均勻導熱，屏蔽熱源與組件的同時改進消費類電子產品的性能。散熱效率高、占用空間小、重量輕，沿兩個方向均勻導熱，消除“熱點”區域，屏蔽熱源與組件的同時改進消費類電子產品的性能。
•優點：導熱系數高、材料比較薄、性價比高、縱向導熱性能超強，能夠迅速消除熱點區域。
•注意點：不絕緣、材料比較脆、沖型時損耗大。

五、LED燈具對導熱界面材料的選擇。
1、led路燈：
不同的廠家有不同的設計，本人見過有的廠家不用，單不是集成燈珠。要求鋁基板和外殼非常平整。有的廠家用導熱膏，也有用導熱硅膠片，近兩年又有廠家用導熱石墨片、錫膏。
建議：用石墨片和導熱硅膠片。
2、led日光燈和面板燈：
最好選用導熱雙面膠帶
3、led射燈、筒燈：導熱絕緣片（0.23mm 耐壓5kv），導熱石墨片
以上只是本人接觸到客戶對熱界面材料的選擇，每個廠商對市場的定位不一樣，選擇也不盡相同。散熱涉及到整個產品的結構，最終的散熱效果的決定因素不單單是這些熱界面材料，它是一個整體，所有材料和工藝到位才會產生最好的散熱效果。

建議
1、不要單單迷信導熱系數一個參數。像導熱硅膠片的硬度太高了，導熱系數再高也沒什么效果，因為壓模量太小了。
2、不要迷戀低價格。
3、最重要的是實際裝上產品測試最終性能。
4、最后，歡迎大家一起討論，一起學習。

更多查看論壇貼子，有附件可下載：
幾種導熱界面材料分析

標簽： 點擊： 評論: