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用戶:Biblade/草稿01

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熱界面材料(Thermal Interface Material)是用於塗敷在散熱器件與發熱器件之間,降低它們之間接觸熱阻所使用的材料的總稱。凡是表面都會有粗糙度,所以當兩個表面接觸在一起的時候,不可能完全接觸在一起,總會有一些空氣隙夾雜在其中,而空氣的導熱係數非常之小,因此就造成了比較大的接觸熱阻。而使用熱界面材料就可以填充這個空氣隙,這樣就可以降低接觸熱阻,提高散熱性能。

熱界面材料的分類

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熱界面材料主要分為以下幾類:

  • 矽脂(thermal grease)
  • 矽膠(thermal gel)
  • 散熱墊片(thermal pad)
  • 相變化材料(Phase change material)
  • 相變化金屬片(Phase change metal alloy)
  • 導熱膠(Thermal conductive adhensive)
材料 典型成分 優點 缺點 厚度(mil) 導熱係數(W/m.K)
矽脂grease 矽油基底,ZnO,Ag,AlNl 導熱係數高,易於緊貼表面,不需固化,可重用。 有泵出效應與相分離,遷移性,生產時較髒 2 3到5
矽膠gel Al,Ag,矽油,Olefin,石臘 導熱係數較高,固化前易於緊貼表面,無泵出效應或者遷移,可重用。 需要固化,導熱係數較矽脂低 1-1.5 3到4
相變化材料PCM 聚烯烴樹脂,丙烯酸樹脂,鋁,氧化鋁,碳納米纖維管 易於緊貼表面,無需固化,沒有分層現象,易於運用,可重用。 導熱係數較矽脂低,厚度不均勻 1.5-2 0.5到5
相變化金屬片PCMA 純銦片,銦/銀,錫/銀/銅,銦/錫/鉍 高導熱係數,易於運用,可重用 可能會完全熔解,有空洞 2.0-5 30到50
導熱膠Thermal adhensive 環氧樹脂基底,鐵,銀,鎳 導熱係數較高,無需法向的壓力 需要固化,固化時需要夾具,導熱係數較矽脂低,有脫落的可能性 N/A N/A
散熱墊片Thermal pad 矽橡膠,玻纖,聚脂基材,矽油填充 易於運用,可重用,柔軟可變形, 導熱係數較矽脂低,厚度較厚且不均勻 10-100 1.5-4

熱界面材料的通用選用指導

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一般的裸晶片晶片使用相變化材料

帶有封裝外殼的CPU使用矽脂

不推薦使用具有導電性的矽脂(如帶有銀粉,金粉的矽脂),因為它有可能在使用中流出污染,導致故障。

如果需要在同一個散熱器下有多個不同高度的器件需要散熱,需要使用Thermal Pad以彌補器件的高度差。

導熱墊片使用時需要估算其變形率,也就是柔軟性。如果壓力過大的話,壓力會壓破導熱墊片。造成性能的下降。

參考資料

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