導熱膠基礎(chǔ)教程導熱技術(shù)在電子行業(yè)的應(yīng)用內(nèi)容為什么需要導熱技術(shù)熱傳導知識導熱工藝傳統(tǒng)工藝-無粘結(jié)劑導熱膠工藝導熱膠的固化和產(chǎn)品選擇客戶關(guān)心的問題為什么需要導熱技術(shù)線路板設(shè)計更小的元器件更緊密的元器件排布空間更強功能的元器件工件的正常運作受溫度的限制高溫會導致材料電阻率的升高降低元器件的工作效率工作在高溫狀態(tài)會縮短工件的使用壽命熱傳導知識熱傳導的途徑對流傳導接觸傳導

輻射傳導通過散熱片的接觸傳導使電子元器件有效散熱是最通用的導熱技術(shù)熱傳導知識影響熱傳導的因素:溫度差接觸表面積導熱介質(zhì)厚度導熱系數(shù)

PCBoardHeatSlugThermalGreaseThermalPlateThermalGreaseHeatsinkorHeatsinkFanAssemblyPENTIUMCLASSPROCESSOR300MHz43WattsSiliconDieBGAPackageSYSTEMINTEGRATORPROCESSORMANUFACTURERExampleThermalAnalysisDiagram熱傳導知識導熱系數(shù)的單位:公制單位:W/m-oC或

W/m-oK英制單位:BTU-in/hr-ft2-oF熱傳導知識常見材料的導熱系數(shù)(W/m-K)空氣 0.024水 0.556PVC塑料 0.14鋁 204銀 419傳統(tǒng)工藝-無粘結(jié)劑

機械緊固應(yīng)用導熱油脂的機械緊固應(yīng)用導熱墊片的機械緊固有粘結(jié)性能的導熱墊片機械緊固卡子螺栓機械緊固優(yōu)點快速安裝簡便局限有氣穴存在無電氣絕緣有松動的危險零件需要庫存難以自動化裝配工序繁復(fù)導熱油脂與機械緊固相比增加了導熱油脂其流動特性影響可靠性!導熱油脂優(yōu)點消除了氣穴的產(chǎn)生局限需要機械緊固配合使用油脂存在污染的危險油脂受熱易流淌電氣絕緣性能差導熱墊片與機械緊固相比,增加了墊片.

因為其規(guī)格特定,難以實現(xiàn)自動化,并需要額外庫存!導熱墊片導熱墊片的組成

硅橡膠

玻璃纖維顆粒

導熱填充料

鋁氮化硼配合使用壓敏膠或機械緊固進行安裝導熱系數(shù)為:0.9-2.0W/moK導熱墊片優(yōu)點電氣絕緣性能好快速無移動危險局限每個工件的墊片尺寸是獨特的墊片需要庫存緊固力矩要求嚴格壓力設(shè)置或應(yīng)用誤差會導致氣穴的產(chǎn)生難以實現(xiàn)自動化導熱膠工藝導熱膠工藝導熱膠工藝:用粘結(jié)劑粘結(jié)發(fā)熱元件和散熱片，既能達到粘結(jié)的目的，又能導熱，同時還能絕緣。粘結(jié)劑的種類,導熱填料的類型,固化方式可以根據(jù)特定的應(yīng)用進行選擇.導熱膠工藝優(yōu)點無氣穴存在電氣絕緣性能佳不移動不松動可進行自動涂膠減少庫存局限必須要固化膠存在有效期的限制一定的施膠工藝粘結(jié)劑固化方式加速劑固化:

快速達到固化強度,15mils固化厚度紫外光固化:

快速定位的需求,10秒定位(150mW/cm2@365nm)紫外光+加速劑固化:

快速固化熱固化:

固化時間需數(shù)小時,

固化充分

加速劑+紫外光+熱固化:快速固化流程雙組份固化:

需要混合,固化時間需數(shù)小時加速劑固化優(yōu)點快速固化(一般2-5分鐘)無需混合有效期長局限固化深度(0.015”)加速劑溶劑危害無溶劑型加速劑的涂敷紫外光固化優(yōu)點高速定位(10秒)易實現(xiàn)自動化局限陰影部分難以固化設(shè)備投資可能使塑料變色或變型熱固化優(yōu)點簡便易實現(xiàn)自動化確保固化充分局限相對較長的固化時間(15-30分鐘)溫度曲線的控制粘結(jié)劑在固化前可能流淌固化爐占空間能耗高流程控制高溫可能損壞基材雙組份固化優(yōu)點有效期長固化充分局限相對較長的固化時間(15-30分鐘)必須混合設(shè)備維護保養(yǎng)報廢較多準確的混合比例有工作時間限制導熱膠的類型丙烯酸酯(AR)聚氨酯(UR)硅酮膠(SR)環(huán)氧樹脂(ER)可以填充同類的導熱填料,絕緣填料可以形成熱固化組份可以根據(jù)單體的不同而具備不同的特性丙烯酸酯粘結(jié)劑丙烯酸酯/聚氨酯c. 玻璃化溫度(Tg),60°Cb. 加速劑/熱固化,易自動涂膠,產(chǎn)品有效期長a. 單組份系統(tǒng)d. 剪切強度高>1000psiOUTPUT31538338431513870387138723873AR44444AR/UR444UV(fixture)4444HeatCure(Accelerate)44444444ActivatorCure73874444丙烯酸酯粘結(jié)劑優(yōu)點對多種基材粘結(jié)力佳內(nèi)聚力高模量范圍廣耐碳氫化合物的影響局限耐高溫極限為300oF大部分是高模量材料自由基固化會受到氧氣抑制作用丙烯酸酯粘結(jié)劑典型應(yīng)用BGA與散熱片針狀排列與散熱片晶體管與散熱片紫外/熱固化丙烯酸酯典型應(yīng)用高產(chǎn)量應(yīng)用:晶體管與散熱片粘結(jié)環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑3860,3861,3862a. 雙組份混合-適配期較長b. 3860, 1hr@65°C 3861, 2hrs@100°C 3862, 2hrs@100°Cc. 剪切強度高,Al-Al(>1ksi)d. 玻璃化溫度(Tg)高,>60°Ce. 導熱系數(shù)

1.2W/m-K環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑優(yōu)點對大部分材料粘結(jié)強度高內(nèi)聚力高收縮率低耐熱和耐化學性能佳玻璃化溫度(Tg)高局限對塑料材料粘結(jié)力不強大不份很脆固化時間長固化工藝麻煩鹵素含量高環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑典型應(yīng)用倒裝芯片灌封硅酮膠5403and5404a. 單組份b. 熱固化,150°C*10分鐘c. 抗熱循環(huán)性能佳 -40°C至150°Cd. 玻璃化溫度(Tg)低,<-40°Ce. 剪切強度低,100至500psi硅酮膠優(yōu)點玻璃化溫度Tg低(-60oF)在大范圍的溫度區(qū)間內(nèi)表現(xiàn)穩(wěn)定耐高溫性能出色模量低多種固化方式耐極性溶劑能力佳局限內(nèi)聚力低可能成為污染源頭耐非極性溶劑能力弱硅酮膠典型應(yīng)用PCB與散熱片的粘結(jié)自成墊片型粘結(jié)劑5mil玻璃珠在粘結(jié)劑內(nèi),確保0.005-0.006”的最小間隙.點膠量和夾具安裝的穩(wěn)定性對獲得穩(wěn)定的粘結(jié)厚度非常重要.可維修型粘結(jié)劑內(nèi)聚力較弱的丙烯酸酯粘結(jié)劑可通過加熱法清除.硅酮膠的內(nèi)聚力弱,適合維修.導熱系數(shù)導熱系數(shù)

[W/m-K]@110±10°C空氣 000.024水

000.68PVC,PBT

000.23鎳

058.89鋁

205.96銅

377.30銀

411.91常見材料:注意點熱沖擊膠層越厚,耐熱沖擊性能越佳,但導熱效率受影響.穩(wěn)定一致的膠層厚度對獲得穩(wěn)定一致的導熱性能是非常重要的.在塑料部件上的硅質(zhì)脫模劑殘留會對非硅酮膠粘結(jié)劑產(chǎn)生影響.關(guān)心的問題導熱性能導熱系數(shù)0.3~1.6w/mC=>導熱油關(guān)心的問題導熱性能強度可維修強度類/拉剪強度=6.9MPa高強度類/拉剪強度=17.2MPa關(guān)心的問題導熱性能強度耐沖擊振動能力耐沖擊強度 ft-lb 5關(guān)心的問題導熱性能強度耐沖擊振動能力絕緣強度---耐電壓值1mm厚膠層，耐電壓值27000伏關(guān)心的問題導熱性能強度耐沖擊振動能力絕緣強度---耐電壓值維修方法用熱風吹后，強度會下降，再用工具撬除關(guān)心的問題導熱性能強度耐沖擊振動能力絕緣強度---耐電壓值維修方法保存和使用壽命3~8C保存，9個月有效期關(guān)心的問題導熱性能強度耐沖擊振動能力絕緣強度---耐電壓值維修方法保存和使用壽命如何使用典型裝配典型裝配促進劑固化型丙烯酸樹脂促進劑涂敷在一個表面膠涂敷在另一表面兩表面裝配2～3分鐘固定完全固化4～12小時邊緣24小時脫黏工藝1:無粘結(jié)劑1支撐條1橡膠密封圈3螺母/螺栓1導熱薄膜工藝2:無粘結(jié)劑1卡子軌道1導熱墊片2螺絲工藝3:導熱粘結(jié)劑只用膠紫外光初固熱固化成本比較

在PCB板上安裝動力元件和散熱片

傳統(tǒng)方法 導熱膠人工裝配時間(s) 56 35相應(yīng)裝配成本 0.78 0.48相應(yīng)材料成本2個螺釘 涂兩次導熱膠2個墊片 涂兩次促進劑2個絕緣襯墊