灌封胶导热剂(如何正确选择导热材料？这4大指标必须了解)

Posted 2023-06-01

篇首语：少年乘勇气，百战过乌孙。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了灌封胶导热剂(如何正确选择导热材料？这4大指标必须了解)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

灌封胶导热剂(如何正确选择导热材料？这4大指标必须了解)

关于导热材料

终端产品在设计时，都会考虑到产品散热的问题。这主要是由于很多元件对温度非常敏感，这一趋势在近年来尤为强烈。

诸如5G基础设施、电动汽车热管理系统、数据中心等概念的兴起，使得产品的散热问题再次摆上桌面。冷却解决方案也成为各大终端企业寻找的重点。

今天我们就从散热这个舞台的主角——导热材料聊起，看看当前市场上有哪些主流导热产品，又应该如何选择最合适的导热材料。

首先是分类。导热产品通过不同方式分为不同种类，包括材质分类、形态分类等。按材质，可分为硅类和非硅类：

有机硅导热材料

目前市场上应用最为广泛、最主流的导热产品之一，是有机硅类导热材料。

原因在于，有机硅的结构使其更容易添加填料，所以有机硅担任了“分散剂”的角色，再添加氧化铝、氮化硼等导热填料提高产品的导热性能。

但是，硅类产品会在导热时析出低分子硅氧烷，造成电路短路，影响导通。所以硅类导热产品一般不用在半导体等精密元器件上。

非硅类导热材料

除了硅以外，聚氨酯、环氧树脂也是导热产品的热门选择。

其优劣势和硅类材料相比也非常明显——规避了硅氧烷析出问题，但却存在硬度、粘度过高，不易添加更多的导热填料，所以导热效率较低。

按形态，导热产品可以分为粘接胶、灌封胶、填缝剂、硅胶片、硅脂、相变材料、绝缘片、吸波片等等。

01 导热粘接胶

导热粘接胶顾名思义，就是用于粘接两种材料物件表面的一种高分子胶。

粘接胶本身具有粘接力度强、固定密封、绝缘、耐化耐震、耐电气的特点。而导热粘接胶就是具备一定导热性能的胶。

一般来说，导热对于粘接胶来说更像是锦上添花的属性，其导热率一般只在0.6-2.0W/mK左右，这主要是因为导热填料会影响粘接性能，所以导热和粘接强度二者难以得兼。

02 导热灌封胶

这是一种硅酮导热灌封胶，用于保护灵敏电路和元件，通常具备优异的电绝缘性能。

导热灌封胶的导热性能和阻燃性比较出色，是市面上最主流的导热产品之一，在汽车以及电子电气领域的用量规模非常之大。

常见的导热灌封胶一般都是双组份，包括有机硅、聚氨酯、环氧树脂三大体系，目前市面上也有高导热灌封胶产品，其导热率可达4.0W/mK以上。

03 导热填缝剂

俗称“导热凝胶”，一般以硅凝胶为原料，所以具备一定的抗冲击和减轻应力的性能，分为固化和不固化两种。

导热凝胶的诞生主要是为了取代导热垫片，提升效率的同时也可以减少人工，实现自动化生产。导热凝胶的导热率一般都在2.0W/mK以上，部分高导热产品甚至能做到7.0W/mK以上。

固化型导热凝胶

本质上来说就是液体的导热垫片。胶水通过机器涂布好之后，在固化前进行零部件组装，使发热器件压入导热填缝剂中，让元器件、导热填缝剂、壳体三者之间紧密粘合。

如此，元器件产生的热量就能通过导热填缝剂传导到壳体上，达到散热的目的。

相比固态垫片，导热填缝剂导热的同时又具有一定的粘附力，与基材充分润湿接触，获得更高的导热效率。且导热填缝剂更灵活、适用范围更广，并能满足自动化生产的需要。

不固化型导热凝胶

不固化型导热凝胶类似于导热硅脂，不同的是，它具有更长的使用寿命，且可靠性更高（导热硅脂使用寿命很短，且一般只用与可靠性要求不严格的应用）。

04 导热硅胶片

导热硅胶片是以有机硅胶为基材，添加金属氧化物等各种辅材，通过特殊工艺合成的一种导热介质材料。

在行业内，也称为导热硅胶垫、导热矽胶片、导热垫片、导热硅胶垫片等，主要作用于缝隙处传递热量，通过填充缝隙，打通发热部位与散热部位间的热通道，有效提升热传递效率，同时还起到绝缘、减震、密封等作用。

此外，硅胶片还能够满足设备小型化及超薄化的设计要求，是极具工艺性和实用性的一种极佳的导热填充材料。

导热硅胶片双面自粘、高电气绝缘，具有良好耐温性能、高柔软、高顺从性、低压缩力应用，具有高压缩比等特点。且是一种有一定厚度、可压缩、可回弹、双面自粘、高顺从性的热界面材料。

目前主要应用于IC、变压器、电感、电容、PCB板等发热元件。

05 导热硅脂

俗称散热膏，导热硅脂以有机硅酮为主要原料，添加耐热、导热性能优异的材料，制成的导热型有机硅脂状复合物。

目前导热硅脂的主要应用领域有功率放大器、晶体管、电子管、CPU、IGBT模块、LED灯等电子原器件的导热及散热。

导热硅脂具有低油离度（趋于0）、长效型，可靠性佳、耐候性强（耐高低温、耐水气、耐臭氧、耐老化等）、接触面湿润效果佳，有效降低界面热阻等特点。呈膏状的高导热系数产品，可以有效降低发热源与散热器之间的接触热阻的热界面材料。

06 导热相变材料

随着5G的大力普及，导热相变材料可谓是目前最为炙手可“热”的导热产品。

简单来说，导热相变材料能够随温度变化，从而改变形态并提供潜热。在室温下，材料是固体，可以方便加工处理，可附着于散热片或元器件的表面；

而元件工作温度上升时，材料会变软，类似于热滑脂，可以完全填充界面气隙，将两个表面整合。

相变材料可以将电子元件和相连的散热片之间的热阻力降到最低，使散热片的性能大幅提升。目前在改善微处理器、存储器模块、DC/DC转换器和功率模块的可靠性上大有作为。

导热相变材料本身不导电，但由于材料在通常散热片安装过程中会经受相变，使得金属之间有接触。所以相变材料几乎很少在绝缘领域中应用。

此外，小热阻变相界面垫不是结构粘贴合剂，不能直接连接散热片到器件上，必须用夹子或其他机械紧固件来维持散热片到器件的夹紧压力。

07 导热吸波片

导热吸波片集导热，电磁波吸收功能于一体，在导出热量的同时吸收泄露的电磁辐射，在有限的空间解决双重问题，达到简化机构设计，降低成本的目的。

材料层面来看，导热吸波片一般是采用高效微波吸收剂与硅胶基材经过特殊工艺复合而成的吸波材料。

多用于解决微波器件、高频电子设备中的EMI问题，具有优异的吸波效果、柔韧性好、耐温性好、无卤环保等优点。

导热吸波片为电子通信产品在导热和电磁屏蔽方面能够提供良好的解决方案。

08 导热绝缘片

导热绝缘片又称导热矽胶布，它和导热硅胶片一样，既导热又绝缘。

但与导热硅胶片不同的是，在有限的厚度条件下，它耐受的击穿电压更高。导热绝缘片的应用领域较为广泛，一般应用于需要导热绝缘的MOS功率管等场合。

说了那么多材料种类，有没有哪种是最好的呢？

其实材料和婚姻一样，没有最好的，只有最合适的。根据不同指标适应最能发挥作用的领域，才是选择材料的上上策。

如何正确选择导热产品？这些关键性能指标或许能帮到你：

① 压缩系数

很多导热材料就像海绵，在吸潮后厚度会增加，干燥后厚度有会减小。而对于精密元件来说，对导热绝缘材料的压缩系数提出了较高的要求。

以5G以及其他相关通讯设备的元件为例，要求导热材料具备能够耐受各种变形和收缩的情况，保证在各种工况下的厚度稳定。

② 耐热性能

如果说，导热效率决定导热材料的下限，那么耐热性能就决定了材料的上限。在一些特定场合中使用导热绝缘材料时，对耐热等级也会有一定要求。

比如时下大火的光伏产业，在太阳能电池板中应用时，导热材料的耐热要求非常之高。如果选择的导热材料达不到相应的耐热等级，那么整个器件的使用寿命就会缩短。

③ 机械性能

在各种设备使用过程中，多少会发生振动、拉扯、移动等情况，这给应用于细小部件的导热绝缘材料增加了难度。

若是材料的机械性能较弱，很容易被遭到破坏，减弱其导热性能。所以在挑选导热材料时，衡量其机械性能也是一个很重要的环节。

④ 绝缘性能

通过上述分类也能看出，不少导热材料都具备绝缘性能，不同材料的绝缘强度也不同。所以在选用过程中，对绝缘性能也要有一个基础的参数指导，根据参数在选择相应的导热绝缘材料。

今天的分享就到这里，我是氪星纪元老高，90后工科男，从事导热界面材料行业7年。

我们长期追踪包括且不限于：智能制造、半导体、5G、数码科技、电子元器件等领域，在新一轮技术革命和资本流动中，志向做最懂导热界面材料科技的团队。

如果你是厂商采购、硬件（结构）工程师、科研工作者、科技发烧友，对我们的导热界面材料产品（导热硅脂、导热凝胶、导热垫片、灌封胶等等......）感兴趣，想获取免费样品亦或是找到我们，更多信息，指路我的个人公众号【氪星纪元老高】。