一文了解导热凝胶及其应用

时间: 2024-01-27 18:39:58 |   作者: 焊锡溶剂

  设备的一直在升级，对于设备器件各方面性能要求慢慢的升高。然而高性能的设备器件在工作时将会散发更多的热量，那么怎么来控制温度从而确保电子设备高速运转至关重要。

  当传统的导热间隙材料无法贴合安装时，一种为发热器件提供高度可靠的热管理材料正在广泛被应用于电子设备当中，它就是导热凝胶。

  导热凝胶是以硅树脂为基材，添加导热填料及粘结材料按特殊的比例配置而成，并通过特殊工艺加工而成的膏状间隙填充材料，按1:1（质量比）混合后固化成高性能弹性体，随结构形状成型，具备最优异的结构适用性和结构件表面贴服特性。这种材料同时具有导热垫片和导热硅脂的某些优点，较好的弥补了二者的弱点，很适合空间受限的热传导需求。

  1，优异的导热性能。导热凝胶相对于导热垫片，更柔软且具有更加好的表面亲和性，可以压缩至非常小的厚度，最薄至0.1mm，使传热效率明显提升。此时的热阻可以在0.08℃·in2/W - 0.3 ℃·in2/W，达到部分硅脂的性能，既为电子科技类产品提供了高保障的散热系数，也为电子科技类产品(尤其是需要高散热产品)在使用的过程中的稳定起到保障作用，提高了产品的使用性能及寿命；

  2，具有优越的电气性，耐老化、抗冷热交变性能（可在-40~200℃长期工作）、电绝缘性能，防震、吸振性及稳定性，增加了电子科技类产品在使用的过程中的安全系数；

  3，满足多种应用场合。它对厚度无敏感性，在设备组装过程中拥有非常良好的自适应性，兼容相关器件或结构件在尺寸公差上带来的影响。可提供在低压或者无压力状态下保证发热面和散热面的良好接触。

  4，成型容易，厚薄程度可控；高导热凝胶产品无需冷藏，常温存储，取用方便。

  6，连续化作业优势。导热凝胶操作便捷，可手动施胶也可机械施胶。常用的连续化使用方式是机械点胶，可以在一定程度上完成定点定量控制，满足任何工作环境及工况场所，节省人工同时也提升了生产效率。

  导热凝胶有单、双组分的区别，两者最大的区别是单组份导热凝胶类似于导热硅脂，而双组份导热凝胶类似导热硅胶片，正常的情况下，单组份导热凝胶不会固化，从始至终保持润湿状态，出油率较高。（注：目前也有特殊用途的，单组份也有可固化）。双组分导热凝胶会固化，固化成弹性体，有一定的粘结性，出油率低。两者依据自己特性不同而进行选择其所合适的应用场合。

  手动型的导热胶使用时需要拧开嘴盖，接上螺纹混合头，再将胶管卡在AB胶枪的卡口，用力打胶，AB胶被胶枪挤出到混合头，在螺纹引导下完成均匀混合，最后按照散热结构设计将混合均匀的导热胶点到发热位置。点胶型的导热凝胶直接按照点胶机的使用说明操作即可。

  不同导热率、不同厂家的导热凝胶的固化时间不一样，而且固化的温度对其固化时间有影响，只有严格参考对应的说明书操作即可。一般的，当A、B胶从混合头中接触开始，胶体会先经历粘度升高，表面逐渐变干，内部硬化，硬度不断升高的过程，当最后硬度不再发生明显的变化时，说明导热凝胶已经完全固化成弹性体。

  导热凝胶广泛地应用于通信设施、、内存模块、IGBT及其它功率模块、功率半导体领域。

  1，典型应用包括在汽车电子上的驱动模块元器件与外壳之间的传热，如发动机控制单元，镇流器，燃油泵的控制及助力转向等模组上使用，其主要起到高保障的散热并提升产品的使用性能及寿命。

  2，LED 球泡灯中驱动电源。在出口的LED灯中，为了通过UL认证，生产厂商多采用双组份灌封胶进行灌封。以目前LED 灯珠的质量，出口到美国的灯均要求5万小时的质保是没问题的，出故障的是电源，采用灌封胶进行灌封后的电源是无法拆卸的，只能将整灯进行报废、更换。

  如果采用导热凝胶对电源进行局部填充，可以轻松又有效地进行热量导出，如果电源有问题也可方便地进行电源更换，为企业节省了成本。但若是对于要求防水的灯，仍需选用灌封胶而不是凝胶。因为导热凝胶固化后粘接性不强，所以没办法做到防水防潮。

  3，LED 日光灯管。对电源放在两头的设计，为了不大量占用灯管的尺寸，两头电源的空间设计的比较小，而1.2 米LED 日光灯的功率通常会设计到18w 到20w，这样驱动电源的热流密度就会很大。可将导热凝胶填进电源的缝隙，尤其是附着在功率器件上，以帮助散热，延长灯管的寿命。对于一些密封的模块电源，可以用导热凝胶进行局部填充以达到导热散热的效果。

  4，芯片的散热。类似的处理器和散热器中间的硅脂层是同样的原理，其作用是让处理器散发的热量能够更快的传递到散热器上，从而散发到空气中。

  5，手机处理器散热。在华为手机的处理器上便采用了导热凝胶，将其应用在芯片与屏蔽罩之间，减少芯片与屏蔽罩的接触热阻，可实现芯片组的高效散热。由于导热凝胶还具有卓越的润湿性，可确保低Rc（接触电阻）以实现热管理，即便在集成电路IC）和中央处理器（CPU）等发热最多的智能手机部件也不易形成热点，比只贴有导热石墨的散热效果更好。有必要注意一下的是，导热凝胶可轻易无残留剥离以用于返工，这对消费型设备来说是一大优势，深受智能设备厂家的喜爱。