面對導(dǎo)熱墊片種類如此繁多-達(dá)人支招如何選擇

　　導(dǎo)熱墊片是填充發(fā)熱器件和散熱片或金屬底座之間的空氣間隙，它們的柔性、彈性特征使其能夠用于覆蓋非常不平整的表面。熱量從分離器件或整個PCB傳導(dǎo)到金屬外殼或擴(kuò)散板上，從而能提高發(fā)熱電子組件的效率和使用壽命。目前市場存在最多是我們常說的導(dǎo)熱硅膠墊片。

　　在墊片的使用中，壓力和溫度二者是相互制約的，隨著溫度的升高，在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間后，墊片材料發(fā)生軟化、蠕變、應(yīng)力松弛現(xiàn)象，機(jī)械強(qiáng)度也會下降，密封的壓力降低。

　　·應(yīng)用

　　散熱器底部或框架

　　高速硬盤驅(qū)動器

　　RDRAM內(nèi)存模塊

　　微型熱管散熱器

　　汽車發(fā)動機(jī)控制裝置

　　通訊硬件便攜式電子裝置

　　半導(dǎo)體自動試驗(yàn)設(shè)備

　　那么，如何在眾多規(guī)格中找到合適的導(dǎo)熱墊片呢？

　　一、基體的選擇

　　導(dǎo)熱墊片常見的有三種高分子材料作為基體，有機(jī)硅、聚氨酯和丙烯酸樹脂。后兩張一般也稱為無硅導(dǎo)熱墊片。

　　有機(jī)硅導(dǎo)熱墊片繼承了有機(jī)硅材料的特性，是應(yīng)用最廣的一類導(dǎo)熱墊片，但有一個缺點(diǎn)是硅油析出，在一些場合（比如光學(xué)設(shè)備、硬盤等）無法使用。

　　無硅的墊片的主要優(yōu)點(diǎn)是無硅油析出，缺點(diǎn)也很明顯，包括耐溫性稍差，硬度偏大等。

　　二、導(dǎo)熱率的選擇

　　該選用何種導(dǎo)熱率的墊片，則需要結(jié)合使用的應(yīng)用環(huán)境和要求來決定。首先是看元件的發(fā)熱量，其次是設(shè)計間隙厚度、期望降低的溫度和傳熱面積。根據(jù)這些就根據(jù)傅里葉方程估算出面積熱阻，再根據(jù)不同導(dǎo)熱率墊片的厚度熱阻曲線就可以決定需要的產(chǎn)品。

　　厚度Vs熱阻曲線是選擇導(dǎo)熱系數(shù)的好助手，兩者基本呈線性關(guān)系，斜率是該墊片的導(dǎo)熱系數(shù)的倒數(shù)。

　　舉個例子，某電源功率為5W，芯片和外殼間隙約為2mm，希望芯片溫度能在70℃以下，外殼溫度低于50℃，芯片大小為1in2。

　　面積熱阻I=△T*A/Q=6℃*in2/W

　　說明使用的導(dǎo)熱墊片的面積熱阻必須小于6℃*in2/W,在結(jié)合曲線，2mm對應(yīng)的熱阻約為2.8℃*in2/W,說明該1.5W/mK的到墊片是完全滿足要求的。

　　三、結(jié)構(gòu)的選擇

　　三種結(jié)構(gòu)類型的導(dǎo)熱墊片各有優(yōu)缺，都有其獨(dú)特之處。一般來說，加入增強(qiáng)材料后會提升物理強(qiáng)度，但是會犧牲一些導(dǎo)熱性能。如果規(guī)格比較大，對于厚的產(chǎn)品影響不大，但對于?。ǎ?mm）的產(chǎn)品則有一定的影響，無增強(qiáng)材料的墊片都會發(fā)生伸長等情況，嚴(yán)重的會發(fā)生破裂，而加入增強(qiáng)材料的墊片強(qiáng)度大，不會發(fā)生尺寸變化。矽膠布在表面的墊片則具有耐刺穿和更好的電絕緣性。

　　四、厚度的選擇

　　墊片的厚度一般需要根據(jù)設(shè)計的間隙寬度來選擇，推薦壓縮20-50%厚度后接近間隙厚度的規(guī)格。比如間隙厚度為1.5mm，則可推薦2.0mm的產(chǎn)品，因?yàn)?.0的產(chǎn)品壓縮25%后和間隙厚度一致。這個厚度的產(chǎn)品既可以保證填滿間隙，有不至于產(chǎn)生過大的應(yīng)力。下圖為某款導(dǎo)熱墊的壓縮率曲線，從圖中可以大概了解某一壓縮率下瞬間壓縮應(yīng)力的大小，一個好消息是維持該壓縮率的應(yīng)力則遠(yuǎn)小于瞬間壓縮應(yīng)力。

　　產(chǎn)品的硬度對壓縮性能影響很大，在物理強(qiáng)度保證的前提下，建議優(yōu)先選擇低硬度的產(chǎn)品。除了應(yīng)力更小的原因，低硬度的墊片界面親和性也更好，界面熱阻更低。

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