导热界面材料
一、导热界面材料的的概念：
导热界面材料（Thermal Interface Materials）又称为热界面材料或者界面导热材料，是一种普遍用于IC封装和电子散热的材料，主要用于填补两种材料接合或接触时产生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，减少传热接触热阻，提高器件散热性能。
二、导热界面材料在行业内的重要性：
在微电子材料表面和散热器之间存在极细微的凹凸不平的空隙，如果将他们直接安装在一起，它们间的实际接触面积只有散热器底座面积10%，其余均为空气间隙。因为空气热导率只有0.024W/(m·K)，是热的不良导体，将导致电子元件与散热器间的接触热阻非常大，严重阻碍了热量的传导，最终造成散热器的效能低下。使用具有高导热性的热界面材料填充满这些间隙，排除其中的空气，在电子元件和散热器间建立有效的热传导通道，可以大幅度降低接触热阻，使散热器的作用得到充分地发挥。热界面(接触面)材料在热管理中起到了十分关键的作用，是该学科中的一个重要研究分支。
三、理想的导热界面材料所具备的特点：
（1）高导热性。
（2）高柔韧性，保证在较低安装压力条件下热界面此材料能够最充分地填充接触表面的空隙，保证热界面材料与接触面间的接触热阻很小。（3）绝缘性
（4）安装简便并具可拆性。
（5）广适用性，既能被用来填充小空隙，也能填充大缝隙
（1）led：电磁炉、射灯、显示屏、吊灯、舞台灯等。
（2）电脑及家庭录放：显卡、笔记本、电脑、音响、dvd、vcd电视机等。
（3）电子电器：冰箱、洗衣机、电磁炉、电饭煲、微波炉等。
（4）其他仪器：仪器仪表、医疗器械、航空、船舶、晶体管、CPU组装、热敏电阻、温度传感器、汽车电子零部件、汽车冰箱、电源模块、电子产品、电源散热、传感器快速测温、打印机头等。
五、到热界面材料的分类
1.导热硅脂
（1）导热硅脂的作用：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，在散热与导热应用中，导热硅脂可以填充热界面上的空隙，使热量的传导更加顺畅迅速。
（3）导热硅脂的优缺点：
①优点是：性价比高，在电子散热中最常见的导热材料。
②缺点是：操作不方便，一般的导热膏会有硅油析出，时间长了会干，面积大时，使用导热硅脂（或导热膏）涂抹不方便,且长条形面积的散热。如：长400X宽4mm这样的尺寸使用导热硅脂（或导热膏）易涂抹到产品外，使用年限长的产品不建议使用导热膏，人工成本高。
（2）导热硅脂应用：其性质不同（导热系数），其应用领域不一样，例如有的适用于CPU导热，有的适用于内存导热，有的适用于电源导热，还有些电子产品，电源散热，传感器快速测温等都可以用到，它可广泛涂覆于各种电子产品，电器设备中的发热体（功率管、可控硅、电热堆等）与散热设
稳压电源等各种微波器件的表面涂覆或整体灌封，此类硅材料对产生热的电子元件，提供了极佳的导热效果。如：晶体管、CPU组装、热敏电阻、温度传感器、汽车电子零部件、汽车冰箱、电源模块、打印机头等。
（3）导热硅脂的工作温度：一般不超过200℃，高温可达300摄℃，低温一般为-60℃左右
（4）导热硅脂的颜色：分别有白、灰、两种颜色对应导热系数不同的硅脂。
（5）导热硅脂的包装：桶装、针管装0.2-20KG不等，可定包装。
2.导热硅胶片/导热垫片
（1）导热硅胶片：导热硅胶片是以硅胶为基材,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，起到导热、绝缘、填充、防震作用，最大限度的降低散热界面的热阻，保护元器件，大大改善了整体产品的可靠性，在行业内，又称为导热硅胶垫，导热矽胶片，软性导热垫等等，导热硅胶就是导热RTV胶，在常温下可以固化的一种灌封胶，和导热硅脂最大的不同就是导热硅胶可以固化，有一定的粘接性能。
（2）导热硅胶片材料几个关键参数：
①导热系数：导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K，°C）,在1小时内，通过1平方米面积传递的热量。用k表示，单位为瓦/（米·度），w/（m·k）（W/m·K,此处的K可用℃代替）一般国内生产的导热硅胶片导热系数在1.0-4.0W/m.k左右。
测试仪器：导热系数测试仪（湘潭仪器）
②材料厚度：
③材料硬度（压缩比）：
胶布为基材的话，导热硅胶片的硬度可以做成超软的，为5-10度（ShoreC ）材料硬度在25-40度左右回弹性最好，在散热界面平整度较高的情况下，选用该硬度的材料最好。材料硬度越低，压缩比越大，对于散热界面不平整的情况使用低硬度导热硅胶片可以保证将空隙完全填充。材料硬度测试仪器为：硬度测试仪（LX-C型微孔材料硬度计）
④热阻抗：热阻抗是对传热效果的直接体现。热阻抗越低传热效果越好，热阻抗越高传热效果越差。使用导热硅胶片的散热界面热阻抗大小影响因素有：导热硅胶片导热系数、厚度、硬度（压缩比）、施加压力的大小等。测试热阻抗需要专业的仪器，对于使用导热硅胶片材料的客户可以测试温差来评价传热效果。即导热硅胶片两侧的温度差，温度差越小传热效果越好，反之越差。
⑤击穿电压（绝缘性能）：导热硅胶片具有优异的绝缘性能。同样材质的导热硅胶片，厚度越厚，耐压越高。1mm导热硅胶片耐交流电压为6000-10000V，测试仪器为MS2676A耐压测试仪。
⑥可持续工作温度：导热硅胶片属于有机硅范畴。工作稳定范围为-40至220摄氏度。短期耐温为260度。长期工作温度超过260度时，材料会起泡失效。可以满足大部分电子产品散热设计需要。
（3）导热硅胶片材料特点：
①自粘性，服帖性好。
②软性，优异的回弹性。
③绝缘性，材料可靠性高。
④较导热硅脂而言，具有很好的稳定性，外因对材料导热系数影响小。
（4）导热硅胶片的作用：是专门同时还起到绝缘、减震、密封等作用,能够满足设备小型化及超薄化的设计要求,是极具工艺性和使用性，且厚度适用范围广，是一种极佳的导热填充材料。为利用缝隙传递热量的设计方案生产,能够填充缝隙,完成发热部位与散热部位间的热传递（5）导热硅胶片的优势：
①导热硅胶片的导热系数的范围以及稳定度
②导热硅胶片在结构上工艺工差的弥合,降低散热器和散热结构件的工艺工差要求
③导热硅胶片具有绝缘的性能
④导热硅胶片具减震吸音的效果
⑤导热硅胶片具有安装，测试，可重复使用的便捷性
（6）导热硅胶片材料应用：
①LED照明行业
②电源行业
③电视行业
④汽车电子行业
⑤冷却器件到底盘或框架结构之间
⑥记忆存储模块
⑦高速海量存储驱动
（1）相变化材料：相变化材料(PCM - Phase Change Material)是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质。相变化材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。
（2）相变化材料优点和缺点
①优点：相变化材料现在主要是固固相变,在面对热冲击的状况下,可以通过相变化吸收一定的热量,减缓大热流密度的冲击.就像在导热通道上加了一个蓄水池. 现在市场上的相变化材料的相变温度大概是在45℃---50 ℃左右.相变化材料主要应用与类似CPU等存在瞬时大热流密度的热源上,可以起到很好保护作用,特别是在开机或重新启动的瞬间.
②缺点: 有一定的热容热阻小于导热硅胶片厚度薄可以做到0.125mm.不易于保存以及安装，有硅油析出,影响照明设备的光效相变化导热介质比较合适在消费性电子等产品,特别是笔记本电脑,游戏机等.但是其可靠性不好,长期在高温下,其性能会下降,一般使用2年,性能下降约40%---70%.
4.导热双面胶
（1）导热双面胶：导热双面胶又称导热胶带，是由亚克力聚合物填充导热陶瓷粉末，与有机硅胶粘剂复合而成。具有高导热和绝缘的特性，并具有柔软性、压缩性、服帖性、强粘性。适应温度范围大，可填补不平整的表面，能紧密牢固地贴合热源器件和散热片，将热量快速传导出去。
（2）导热双面胶优点和缺点
①优点：一般粘接其他散热片与发热设备的用法很便捷，将导热双面贴置于发热片与散热片之间，加力压紧，散热片即被牢牢固定在发热片上，使用简单便捷，利于提高生产效率。其散热效果比一般的散热贴纸效果明显，大大提升了元件的寿命，是一些高端且需导热的电子产品的首选。
②缺点：对粘接的表面要求高，印刷和电镀的表面不宜用。
5.导热石墨片
（1）导热石墨片导热石墨片是一种全新的导热散热材料，沿两个方向均匀导热，屏蔽热源与组件的同时改进消费类电子产品的性能。散热效率高、占用空间小、重量轻，沿两个方向均匀导热，消除“热点”区域，屏蔽热源与组件的同时改进消费类电子产品的性能。
（2）导热石墨片优缺点：
①优点：导热系数高、材料比较薄、性价比高、纵向导热性能超强，能够迅速
消除热点区域。
②缺点：不绝缘、材料比较脆、冲型时损耗大。
6.导热胶带/导热夕胶布
工业上有一种称之为导热胶带的材料，一般用于某些发热量较小的电子零件和芯片表面。这种材料的导热系数比较小，导热性能一般较低。7.灌封材料
（1）灌封的概念：灌封简单说就是把元器件的各部分按要求进行合理的布置、组装、键合、连接与环境隔离和保护等操作工艺。它的作用是强化器件的整体性，提高对外来冲击、震动的抵抗力；提高内部元件、线路间的绝缘；有利于器件小型化、轻量化；避免元件、线路直接暴露于环境中，改善器件的防水防潮性能
（2）灌封材料的性能要求：
①电性能要求高
②机械性能优异
③憎水防潮
④耐候性能优异
⑤优秀的耐热性
⑥耐盐雾性能好
⑦灌封工件固化后可经过机械加工，在加工过程中不能会出现形变现象
（3）灌封材料的应用要求：
①粘度低
②固化温度低（可室温固化）
③适用期长BN-4524B 热熔胶溶解剂50g
（1）灌封材料的主要品种
优点：收缩率小，无副产物，优良的电绝缘性。
①环氧树脂缺点：受分子本身结构限制，耐冷热性能差，冷热循环后易开裂。
用途：常温条件下的电子元器件灌封，对无机械力学性能特殊要求的环境。
多为硬性，也有少部分软性。最大优点，对硬质材料粘接力好，灌封后无法打开，硬度高，绝缘性能佳，普通的耐温在100，加温固化的耐温在150度左右，也有耐温在300度以上的，但价位非常贵，一般无法实现大批量产。修复性不好。
优点：适用温度范围广，灌封共建固化后再经过机械加工，在加工过程中不会产生形变，电性能优秀，物理机械性能好，可维修。
②有机硅缺点：强度低，硬度低。
用途：工作环境条件苛刻的高技术领域
有机硅灌封材料固化前后性质要求：
固化前：
1.外观：光滑细腻，流动性液体。
2.黏度：根据工艺需求，一般在2000-8000mPa·s。
3.操作时间：根据灌胶时间的需要，一般在40-60min。
4.固化时间：根据排泡程度、工艺等需求一般在室温条件下24h完全固化，如果有条件可以抽完真空后再灌封，高温加热固化只需30min左右。
固化后：
1.硬度：一般在30-80邵A。
2.导热系数：一般要求≥0.4 W/(m·K)。
3.吸水率：一般要求≤0.1%。
4.电性能：较大的击穿电压和绝缘电阻、较小的介电常数。
5.耐盐雾性：盐雾箱中放置1800h后性能基本没有变化。
6.耐双85性能：在温度85℃和湿度85%的条件下放置1000h后性能基本无变化。
7.耐紫外性能：在紫外线照射的条件下放置1000h后性能基本无变化。
固化后多为软性，粘接力差；优点，耐高低温，可长期在250度使用，加温固化型耐温更高，绝缘性能较环氧树脂好，可耐压10000V以上，价格适中，修复性好。
导热有机硅灌封胶的主要应用领域是电子、电器元器件及电器组件的灌封，也有用于类似温度传感器灌封等场合，电源、电源控制装置、高压变压器、镇流变压器、回扫高压变压器、射频感应加热变压器、放大器组件、高压电阻组件、泄放电阻、电子控制/传感装置、连接器，继电器、起重磁铁、负载线圈灌封。
优点：适应环境能力强，抗震性能和耐冷热性能好。
用途：汽车干式点火圈，摩托车无触点火装置封装，普通电器元件封装。
粘接性介于环氧与有机硅之间，耐温一般，一般不超过100度，气泡多，一定要真空浇注。优点，耐低温性能好.
1.成本：
有机硅树脂＞环氧树脂＞聚氨酯
注：在有机硅树脂中缩合型的成本接近了环氧树脂，而改性后的环氧树脂也接近了PU
2.工艺性：
环氧树脂＞有机硅树脂＞聚氨酯
注：PU因为其亲水性，必须有真空干燥才能得到比较好的固化物，如无需真空和干燥的成本又实在太高，所以热溶胶虽然是加热溶解浇注，但总体来看其可操作性还是比PU的简单的多
3.电气性能：
环氧树脂＞有机硅树脂＞聚氨酯(PU)
注：加成型的有机硅或者是石蜡等类型的热溶胶，有的电气特性甚至比环氧的还要高，例如表面电阻率
4. 耐热性：
有机硅树脂＞环氧树脂＞聚氨酯(PU)
注：低廉价格的PU其耐热比热溶胶好不了多少
有机硅树脂＞聚氨酯＞环氧树脂
液体的化学品灌封到电器产品后，经过凝结固化，成为固体，从而起到保护、绝缘、密封、防水、保密等功能。
双组份加成型有机硅灌封胶特点:
1.固化条件：可室温固化，也可以加热固化，具有温度越高固化越快的特点；
2.可操作时间：在室温条件下，可操作时间在240分钟内，特别利于自动生产线上的使用，提高工作效率、节约生产成本；
3.操作简单方便：可选择人工施胶或机械施胶；无需使用其它底涂剂；
4.粘接材料广泛：可以应用于PC(Poly-carbonate)、ABS、PP、PVC等材料及金属类的表面；
5.具有优异的电气特性：具有优异的绝缘性能、导热、散热、抗震、耐电晕、防漏电和耐化学介质性能，因此对于电子、电器等产品能提供保护，密封和绝缘的功能；
6.耐高低温优良：耐高低温、抗老化性好。固化后在在很宽的温度范围（-60～200℃）内保持橡胶弹性;
供极佳的耐震荡冲击及可靠性；
8.耐侯性强：抗紫外线，耐老化，抗臭氧，防潮、防水，耐盐雾、霉菌等，能在恶劣的自然环境中工作；
9.环保级别高：无毒、无污染、无溶剂、无腐蚀、常温下吸收空气中的水分固化，更安全环保，已通过欧盟RoHS标准；（5）缩合型与加成型硅橡胶性能比较
返原性
在密闭受热或湿热的条件下易返原，返原后的橡胶其主链结构
发生断裂，表现为发粘，硬度明显降低，强度显著下降，甚至成
为“糊状”，基本不具有硅橡胶的特性。在使用工艺中，由于硅
橡胶固化后质密，缩合型硅橡胶交联反应产生的小分子逸出需要
一定的时间，灌封厚度越厚，其逸出时间越长，且通常会有所
残留。如灌封胶层厚度超过一定厚度，底部密封的胶将等同于
处在密闭的条件下，加之残留的小分子，更易发生返原现象；
若灌封后的工件或部件有发热或受热的情况，则返原现象将更
加明显。并且返原现象是不可逆的。
无
可以看出，缩合型硅橡胶固化样品经过烘烤后，胶块出现返原现象，硬度变化明显；而加成型硅橡胶固化样品烘烤前后，其硬度没有任何变化。
两种灌封胶性能和填料：
（6）灌封胶固化前一般测试性能：灌封胶固化前的主要特性有：颜色、粘度、比重、配比、凝胶时间、可使用时间、固化时间、触变性（止流性）、硬度、表面张力等。
①粘度：是指胶体在流动中所产生的内部摩擦阻力，其数值由物质种类、温度、浓度等因素决定。
②凝胶时间：胶水的固化是从液体向固化转化的过程，从胶水开始反应起到胶体趋向固体时的临界状态的时间为凝胶时间，它由双组份混合量、温度等因素决定。
④硬度：是指材料对压印、刮痕等外力的抵抗能力。硬度的数值与硬度计类型有关，在常用的硬度计中，邵氏硬度计结构简单，适于生产检验，邵氏硬度计可分为A型、C型、D型，A型用于测量软质胶体，C和D型用于测量半硬和硬质胶体。
⑤表面张力：液体内部分子的吸引力使表面上的分子处于向内一种力作用下，这种力使液体尽量缩小其表面积而形成平行于表面的力，称为表面张力。表面张力的单位是N／m。表面张力的大小与液体的性质、纯度和温度有关。
（7）灌封常见问题及原因分析：
1.局部放电起始电压低，线间打火或击穿
电视机、显示器行输出变压器，汽车、摩托车点火器等高压电子产品，常因灌封工艺不当，工作时会出现局部放电、线间打火或击穿现象，是因为这类产品高压线圈线径很小，一般只有0.02～0.04mm，灌封料未能完全浸透匝间，使线圈匝间存留空隙。由于空隙介电常数远小于环氧灌封料，在交变高压条件下，会产生不均匀电场，引起界面局部放电，使材料老化分解，引起绝缘破坏。
从工艺角度分析，造成线间空隙有以下两方面原因：
①灌封时真空度不够高，线间空气未能完全排除，使材料无法完全浸渗。
②灌封前试件预热温度不够，灌入试件物料黏度不能迅速降低，影响浸渗。操作上应注意如下几点：
③灌封料复合物应保持在给定的温度范围内，并在适用期内使用完毕。
④灌封前，试件要加热到规定温度，灌封完毕应及时进入加热固化程序。
⑤灌封真空度要符合技术规范要求。
导热硅脂品牌排行 国外品牌：贝格斯、莱尔德、道康宁、日本电气化学、富士高分子、固美丽、信越等; 国内品牌：兆科、汐佳、傲川、博恩、亚锋、博恩、奥德康、高柏、瓒鸿、佳日丰、依美等; 贝格斯公司是一家专业生产导热产品的美国公司，在开发和生产导热材料方面居于世界领导地位。在世界各地设有客户服务机构和代理商，为广大客户提供优质的产品和服务。目前贝格斯公司已发展成为世界上最主要的导热产品的专业供货商，生产的产品有Sil-Pad?导热绝缘垫片，Gap Pad?固态导热添缝材料，Hi-Flow?导热相变材料，Bond-Ply?导热双面胶带及金属铝基覆铜板等多系列产品。现在的电子设备越做越薄，发热器件的导热散热问题愈显重要。美国莱尔德电子材料集团是设计和制造电磁屏蔽材料、导热界面材料和无线天线产品的世界著名公司，产品广泛应用于电信、数字通讯、手机, 计算机、通用电子装置、网络设备、航空、国防、汽车以及医疗设备等领域。美国莱尔德电子材料集团的客户均为世界著名厂商。美国莱尔德集团的母公司为英国莱尔德集团公众有限公司(其为英国伦敦股票交易所上市公司具有140多年历史)。美国莱尔德电子材料集团注册于美国的特拉华州，通过并购一系列世界著名的电磁屏蔽产品、导热产品和无线天线产品的制造厂家(包括诸如Instrument Specialties, APM, Bavaria Elektronik, Altoflex, R&F Products, BMI, Warth, Thermagon, Centurion, Melcor等著名公司)而形成今天的规模。我们的成功发展在于我们的技术优势,优质产品和巨大的市场份额。 2016年6月，陶氏与道康宁共同合作，将有机硅和有机化学品互补整合在一起，满足您所面临的不断增长的挑战。最重要的是，建立在紧密合作和客户亲近模式的基础上，我们形成了消费品解决方案业务部。消费品解决方案业务部是受以客户为先的理念推动的创新引擎——与陶氏多元化的解决方案结合在一起，提供新型硅基材料。 汐佳Silguard是一家导热界面材料电磁屏蔽材料研发制造商和配套解决方案综合服务商，公司严标准，高起点，历经多年潜心研究，主营产品包括导热硅凝胶，导热硅脂，导热粘结剂，导热灌封胶，灌封胶，发泡胶等热销产品牌号几百余种，可为客户提供定制化解决方案。每个牌号产品均蕴含工程师上百次的平行试验和数十次的产品检验，蕴含数家高校科研单位的集体成果结晶。汐佳新材全体员工愿与你同行，做稳定的产品，提供贴心的服务。 兆科电子材料科技有限公司的导热产品专为一些在使用时因产生大量的热而影响其性能及外观的设备提供了解决方案。另外我们的导热产品亦能很好地控制和处理热以使之冷却到较广的范围。随着市场对笔记型电脑,高性能的CPU,芯片,手提式电子设备,电力转换设备及发射
导热界面材料选型指南 常见问题与答案 ①问题：什么是导热界面材料（TIM）？ 答案：导热界面材料是各种用在热源和散热器之间的，通过排除热源和散热器之间的空气，使得电子设备的热量分散更均匀，加快散热效率的材料。一般各种导热界面材料需要具备好的导热系数和表面润湿性。 ②问题：东莞市辰泰化工科技有限公司导热界面材料是不是都可以背胶？ 答案：centeck-Pad 导热绝缘片系列可以提供背胶，根据客户需求，每一片导热硅胶片都可以做成单双面背胶，形状和尺寸也可根据要求模切成任意形状。centeck Gap导热垫片系列自带粘性，便于组装，无需背胶。 ③问题：导热界面材料是否会造成电子元器件间的短路？ 答案：不会。centeck导热界面材料均为绝缘材料，耐压值为数千伏以上，不会造成电子元器件短路。 ④问题：导热界面材料的尺寸可以定制吗？ 答案：可以。centeck导热界面材料除了标准尺寸规格外，均接受客户模切定制。 ⑤问题：无硅导热垫片与有机硅导热垫片的区别？ 答案：无硅导热垫片是指垫片在使用时没有硅油渗出，可以确保在特定场合使用下没有硅油或硅分子的污染。有机硅导热垫片秉承有机硅胶的力学性能、耐候性等优异特性，在使用过程中的使用温度、力学性能等有良好的适用性；而无硅垫片采用特定的有机物制程在使用温度等参数略低于有机硅产品。 ⑥问题：如何选择导热界面材料？ 答案：首先根据客户的应用确定导热界面材料的类型；其次根据产品的导热系数、厚度、尺寸、密度、耐电压、使用温度等参数来选择合适的导热界面材料。厚度的选择与客户需要解决散热的产品贴放TIM位置的间隙大小及TIM 产品本身的密度、硬度、压缩比等参数相关，建议样品测试后再确定具体参数。导热系数的选择最主要看需要解决散热的产品热源功耗大小，以及散热器或散热结构的散热能力大小。尺寸大小以覆盖热源为最佳选择，而不是覆盖散热器或散热结构件的接触面，选择尺寸比发热源大时并不会对散热有很大改善或提高。选择最佳匹配的垫片时，可以先选择至少两种垫片，然后通过做导热性能测试去决定选择哪款垫片是最匹配的。 ⑦问题：导热界面材料有哪些应用？ 答案：通信设备、网络终端、数据传输、LED、汽车、电子、消费电子、医疗器械、军事、航空航天。
材料的导热率 傅力叶方程式： Q=KA△T/d, R=A△T/Q?????? Q: 热量，W；K: 导热率，W/mk；A：接触面积；d: 热量传递距离；△T：温度差；R: 热阻值 导热率K是材料本身的固有性能参数，用于描述材料的导热能力。这个特性跟材料本身的大小、形状、厚度都是没有关系的，只是跟材料本身的成分有关系。所以同类材料的导热率都是一样的，并不会因为厚度不一样而变化。 将上面两个公式合并，可以得到 K=d/R。因为K值是不变的，可以看得出热阻R值，同材料厚度d 是成正比的。也就说材料越厚，热阻越大。 但如果仔细看一些导热材料的资料，会发现很多导热材料的热阻值R，同厚度d并不是完全成正比关系。这是因为导热材料大都不是单一成分组成，相应会有非线性变化。厚度增加，热阻值一定会增大，但不一定是完全成正比的线性关系，可能是更陡的曲线关系。 根据R=A△T/Q这个公式，理论上来讲就能测试并计算出一个材料的热阻值R。但是这个公式只是一个最基本的理想化的公式，他设定的条件是：接触面是完全光滑和平整的，所有热量全部通过热传导的方式经过材料，并达到另一端。 实际这是不可能的条件。所以测试并计算出来的热阻值并不完全是材料本身的热阻值，应该是材料本身的热阻值+所谓接触面热阻值。因为接触面的平整度、光滑或者粗糙、以及安装紧固的压力
大小不同，就会产生不同的接触面热阻值，也会得出不同的总热阻值。 所以国际上流行会认可设定一种标准的测试方法和条件，就是在资料上经常会看到的ASTM D5470。这个测试方法会说明进行热阻测试时候，选用多大的接触面积A，多大的热量值Q，以及施加到接触面的压力数值。大家都使用同样的方法来测试不同的材料，而得出的结果，才有相比较的意义。通过测试得出的热阻R值，并不完全是真实的热阻值。物理科学就是这样，很多参数是无法真正的量化的，只是一个“模糊”的数学概念。通过这样的“模糊”数据，人们可以将一些数据量化，而用于实际应用。此处所说的“模糊” 是数学术语，“模糊”表示最为接近真实的近似。 而同样道理，根据热阻值以及厚度，再计算出来的导热率K值，也并不完全是真正的导热率值。傅力叶方程式，是一个完全理想化的公式。我们可用来理解导热材料的原理。但实际应用、热阻计算是复杂的数学模型，会有很多的修正公式，来完善所有的环节可能出现的问题。 总之： a. 同样的材料，导热率是一个不变的数值，热阻值是会随厚度发生变化的。 b. 同样的材料，厚度越大，可简单理解为热量通过材料传递出去要走的路程越多，所耗的时间也越多，效能也越差。 c. 对于导热材料，选用合适的导热率、厚度是对性能有很大关系的。选择导热率很高的材料，但是厚度很大，也是性能不够好的。最理想的选择是：导热率高、厚度薄，完美的接触压力保证最好的界面接触。 d、使用什么导热材料给客户，理论上来讲是很困难的一件事情。很难真正的通过一些简单的数据，来准确计算出选用何种材料合适。更多的是靠测试和对比，还有经验。测试能达到产品要求的理
导热率K是材料本身的固有性能参数，用于描述材料的导热能力，又称为热导率，单位为W/mK。这个特性跟材料本身的大小、形状、厚度都是没有关系的，只是跟材料本身的成分有关系。不同成分的导热率差异较大，导致由不同成分构成的物料的导热率差异较大。单粒物料的导热性能好于堆积物料。 稳态导热：导入物体的热流量等于导出物体的热流量，物体内部各点温度不随时间而变化的导热过程。 非稳态导热：导入和导出物体的热流量不相等，物体内任意一点的温度和热含量随时间而变化的导热过程，也称为瞬态导热过程。 导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K,°C）,在1秒内，通过1平方米面积传递的热量，用λ表示，单位为瓦/米·度 导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小。材料的含水率、温度较低时，导热系数较小。 通常把导热系数较低的材料称为(我国国家标准规定，凡平均温度不高于350℃时导热系数不大于(m·K)的材料称为保温材料），而把导热系数在瓦/米摄氏度以下的材料称为高效保温材料。 导热系数高的物质有优良的导热性能。在热流密度和厚度相同时，物质高温侧壁面与低温侧壁面间的温度差，随导热系数增大而减小。锅炉炉管在未结水垢时，由于钢的导热系数高，钢管的内外壁温差不大。而钢管内壁温度又与管中水温接近，因此，管壁温度（内外壁温度平均值）不会很高。但当炉管内壁结水垢时，由于水垢的导热系数很小，水垢内外侧温差随水垢厚度增大而迅速增大，从而把管壁金属温度迅速抬高。当水垢厚度达到相当大（一般为1~3毫米）后，会使炉管管壁温度超过允许值，造成炉管过热损坏。对锅炉炉墙及管道的保温材料来讲，则要求导热系数越低越好。一般常把导热系数小于0。8x10的3次方瓦/（米时·摄氏度）的材料称为保温材料。例如石棉、珍珠岩等 填缝导热材料有:导热硅脂、导热云母片、导热陶瓷片、导热矽胶片、导热双面胶等。主要作用是填充发热功率器件与散热片之间的缝隙，通常看似很平的两个面,其实接触面积不到40%,又因为空气是不良导热体，导热系数仅有,填充缝隙就是用导热材料填充缝隙间的空气. 傅力叶方程式： Q=KA△T/d,
导热界面材料介绍及在LED灯具上的应用 目录 一、什么是导热界面材料 二、为什么要导热界面材料 三、理想的导热界面材料是怎样的。 四、几种常见导热界面材料的介绍。 1、导热硅脂 2、导热硅胶片 3、导热相变化材料 4、导热双面贴 5、导热石墨片 五、LED灯具对导热界面材料的选择。 六、建议
一、什么是导热界面材料 ?导热界面材料（Thermal Interface Materials）又称为热界面材料或者界面导热材料，是一种普遍用于IC封装和电子散热的材料，主要用于填补两种材料接合或接触时产生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，减少传热接触热阻，提高器件散热性能。 ?热界面(接触面)材料 (Thermal Interface Materials，TIM)在热管理中起到了十分关键的作用，是该学科中的一个重要研究分支。
二、为什么要导热界面材料 ?在微电子材料表面和散热器之间存在极细微的凹凸不平的空隙，如果将他们直接安装在一起，它们间的实际接触面积只有散热器底座面积的10%，其余均为空气间隙。因为空气热导率只有0.024W/(m·K)，是热的不良导体，将导致电子元件与散热器间的接触热阻非常大，严重阻碍了热量的传导，最终造成散热器的效能低下。 ?使用具有高导热性的热界面材料填充满这些间隙，排除其中的空气，在电子元件和散热器间建立有效的热传导通道，可以大幅度低接触热阻，使散热器的作用得到充分地发挥。
三、理想的导热界面材料是怎样的。 ?理想的热界面材料应具有的特性是： ?(1)高导热性； ?(2)高柔韧性，保证在较低安装压力条件下热界面此材料能够最充分地填充接触表面的空隙，保证热界面材料与接触面间的接触热阻很小；(3)绝缘性；?(4)安装简便并具可拆性； ?(5)适用性广，既能被用来填充小空隙，也能填充大缝隙。
导热材料又称导热界面材料，就是在热源与散热器（外壳）之间的热传导介 质。 热阻的概念 ·热阻：热量传导通道上两个参考点之间的温度差与两点间热量传输速率的比值。 Rth=△T/qx 其中：Rth=两点间的热阻(℃/W或K/W) △T=两点间的温度差(℃) qx=两点间热量传递速率(W) ·热传导模型的热阻计算 Rth= L/λS 其中：L为热传导距离(m) S为热传导通道的截面积(m2) λ为热传导系数( W/mK) 1、LED热量的来源 ·输入的电能中（约85%）因无效复合而产生的热量； ·来自工作环境的热量。 ? 2、led产生的热量要迅速全面的传导出来选用导热界面材料很有必要。 ? 3、一些散热界面还有绝缘的需求，而大部分导热界面材料是绝缘的。 ? 4、一般而言，导热界面材料应该有以下特点： 软性、回弹性好; 服帖性好；可操作性强、可大批量产线操作； LED导热硅脂： 导热硅脂--最常见、应用最广泛的导热界面材料，膏状，半流动性，导热性能 一般在1.0-5.0w/m-k。 ?导热硅脂主要由氧化锌/氧化铝/氮化硼/碳化硅/铝粉和硅油按一定的比例混合炼制而成。 ?一般而言，随着时间的推移，硅油会析出一部分（粉化），对导热性能影响 很大。出油率低的导热硅脂才是好硅脂（可以将不同厂家的导热硅脂静置30 天，看看表面是否有硅油析出，析出少的导热硅脂，稳定性好）。 ?导热硅脂的优势：物料成本较低，同样导热系数的导热材料，导热硅脂的导 热效果最好。 ?劣势：稳定性较差，使用时间长了要更置（就像定期给台式电脑的cpu加导热硅脂一样），对使用的客户而言不方便。长时间析出的硅油，附着在灯饰上， 会影响灯具的美观。 LED导热硅胶片： 导热硅胶片是一种具有良好回弹性和自粘性固态软性导热界面材料。 ?材料的成分和导热硅脂相差不大，不同的是导热硅胶片加入一定量的固化剂。?导热硅胶片的厚度在0.3-16MM不等，能够满足led灯具不同结构的要求。 ?导热硅胶片还具有优异的绝缘性能，对于需要电气绝缘的场合而言，导热硅 胶片是绝佳的选择。 ?导热硅胶垫片的导热系数相对稳定，使用在led灯具中，5-7年导热系数不会变化。 ?导热硅胶片在LED灯具中应用的可操作性强，可以反复重复使用。 导热硅胶片最早是替代陶瓷片（云母片）和导热硅脂的二元导热，陶瓷片和 导热硅脂并用才能达到导热绝缘的性能。现在单单导热硅胶片就能达到这种 性能。操作性远远高于前者。 ?如何选择合适的导热硅胶片？ ?主要看发热功率和热传界面的面积，热密度越高应该选用高导的导热硅胶片。?在可以解决绝缘的前提下，同样导热系数的导热硅胶片，导热硅胶片越薄， 热阻越小，导热效果越好。 ?导热硅胶片的硬度（软性）也会影响最终的导热效果。 导热双面胶又称导热胶带，兼具导热、绝缘、粘接性能，性价比高，优质导 热双面胶的粘性完全可以替代一般的机械固定。
选择正确的热界面材料 微电子器件的热控制中，芯片和散热器间的热界面材料层是高功耗器件封装中热流的最大障碍。选择合适的材料来填充芯片和散热器间的界面对半导体器件的性能和可靠性都十分重要。 界面材料通过填充气孔和密贴接合面不光滑表面形貌来降低发热和散热单元间接合面的接触热阻。在器件中有一些因素会影响到热界面材料（TIM）层的性能，而热界面材料的体热导率是微电子应用中选择热界面材料的一个常用的辨别条件；其它因素，例如能否达到所需的粘合层厚度，能否提供低的界面或接触热阻，和是否拥有长期的性能可靠性也都相当重要。根据应用和热界面材料类型的不同，其结构强度、介电性能、挥发物含量及成本都可能需要成为选择热界面材料的考虑因素。 热界面材料 一个附有热沉及散热器的倒扣芯片器件的剖面如图1所示。芯片和散热器间的热界面层特别定义为“TIM-1”，散热器和热沉间的热界面层通常定义为“TIM-2”。一些液状材料如：粘合剂、硅脂、凝胶、相变材料和垫料都可具有TIM-1或TIM-2的功能，每一种液状热界面材料都有各自相应的优点和缺点。大部分热界面材料都含一种聚合物基体，如环氧树脂或硅树脂，以及导热填充材料如氮化硼、氧化铝、铝、氧化锌以及银。在本文中，对粘合材料系统的一个实例进行了详细的讨论，然而，其原理也适用于其它的热界面材料系统。 图1. 倒扣芯片器件中的TIM-1和TIM-2层 热粘合剂：热粘合剂是充满颗粒的，由一或两种材料组成，其典型的应用方法是通过孔分散或模板印刷。聚合物的交联使粘合剂产生固化，从而提供了粘合性能。热粘合 1
剂的优点在于它们提供了结构支撑，因此不再需要进行额外的机械加固。 热硅脂：典型的热硅脂是在硅树脂油中掺入热导填充剂。热硅脂不需要固化，它的流动性使其与其它界面密接，而且形成的热界面层还具有可返修性。在经历随后的工艺和一定时间后，硅脂性能有可能发生退化、吸出或干透，这些都会使使硅脂热界面材料系统的导热性能受到很大的影响。 热凝胶：凝胶是低杨氏模量、弱交联的糊状材料。它与热硅脂类似具有良好的与界面密接性，但减少了材料吸出量。 相变材料（PCM）：相变材料在热应用中经历了从固态到半固态的转变。这种材料在芯片工作条件下处于液态相。相变材料具有几个优点，包括与接合面的密接性和不凝固性等。 热垫：热垫通常用掺热导填充剂的非强化的硅树脂来压模制造。导热垫的增强体包括了玻璃织物、金属薄片及聚合物薄膜。热垫是预先按规格裁剪并具有填充间隙的功能。它们拥有有限的导热性能，然而对外加压力很敏感。 热界面材料的性能 度量热界面材料导热性能的参数有表观或实时的热导率、热阻和热阻抗等。热导率是材料的一种性质，它描述一种材料在热量进入材料后传导热量的能力。然而，表观或实时热导率考虑的是热界面材料TIM层与各界面间的界面热阻或接触热阻，表观或实时热导率是热界面材料层TIM层性能的一个更精确的反映。热阻和热阻抗可互换使用，然而二者都表示了热流通过界面的阻力。描述热阻或热阻抗的单位是℃/W 或 mm2 K/W （或 C/W），单位mm2 K/W （or C/W）是℃/W的值在整个接触区域归一化的结果。整个热界面材料TIM层的热阻是它在器件中所表现热性能的一个精确描述。 热界面材料TIM层的总热阻（或实时热阻）由体热阻和接触热阻组成。图2为两个表层间热界面材料TIM层的剖面，显示了体和界面接触部分。体热阻是热界面材料粘合层厚度（BLT）和体热导率的函数。接触热阻存在于热界面材料与半导体器件之间，以及热界面材料与散热器之间的界面。界面（接触）热阻决定于接合面的表面特性、热界面材料与表面形貌密接性，以及在界面处形成无空洞和无填充料耗尽的TIM层的特性。另外一个对界面热阻有贡献的因素是声子散射，它由两种界面连接材料不同的材料性质引起。通过降低TIM粘合层厚度、减小界面热阻和增加界面材料的体热导率都可减小整个界面材料层系统的热阻。 2
导热界面材料 一、导热界面材料的的概念： 导热界面材料（Thermal Interface Materials）又称为热界面材料或者界面导热材料，是一种普遍用于IC封装和电子散热的材料，主要用于填补两种材料接合或接触时产生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，减少传热接触热阻，提高器件散热性能。 二、导热界面材料在行业内的重要性： 在微电子材料表面和散热器之间存在极细微的凹凸不平的空隙，如果将他们直接安装在一起，它们间的实际接触面积只有散热器底座面积10%，其余均为空气间隙。因为空气热导率只有0.024W/(m·K)，是热的不良导体，将导致电子元件与散热器间的接触热阻非常大，严重阻碍了热量的传导，最终造成散热器的效能低下。使用具有高导热性的热界面材料填充满这些间隙，排除其中的空气，在电子元件和散热器间建立有效的热传导通道，可以大幅度降低接触热阻，使散热器的作用得到充分地发挥。热界面(接触面)材料在热管理中起到了十分关键的作用，是该学科中的一个重要研究分支。
三、理想的导热界面材料所具备的特点： （1）高导热性。 （2）高柔韧性，保证在较低安装压力条件下热界面此材料能够最充分地填充接触表面的空隙，保证热界面材料与接触面间的接触热阻很小。（3）绝缘性 （4）安装简便并具可拆性。 （5）广适用性，既能被用来填充小空隙，也能填充大缝隙
（1）led：电磁炉、射灯、显示屏、吊灯、舞台灯等。 （2）电脑及家庭录放：显卡、笔记本、电脑、音响、dvd、vcd电视机等。 （3）电子电器：冰箱、洗衣机、电磁炉、电饭煲、微波炉等。 （4）其他仪器：仪器仪表、医疗器械、航空、船舶、晶体管、CPU组装、热敏电阻、温度传感器、汽车电子零部件、汽车冰箱、电源模块、电子产品、电源散热、传感器快速测温、打印机头等。 五、到热界面材料的分类 1.导热硅脂 （1）导热硅脂的作用：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，在散热与导热应用中，导热硅脂可以填充热界面上的空隙，使热量的传导更加顺畅迅速。 （3）导热硅脂的优缺点： ①优点是：性价比高，在电子散热中最常见的导热材料。 ②缺点是：操作不方便，一般的导热膏会有硅油析出，时间长了会干，面积大时，使用导热硅脂（或导热膏）涂抹不方便,且长条形面积的散热。如：长400X宽4mm这样的尺寸使用导热硅脂（或导热膏）易涂抹到产品外，使用年限长的产品不建议使用导热膏，人工成本高。 （2）导热硅脂应用：其性质不同（导热系数），其应用领域不一样，例如有的适用于CPU导热，有的适用于内存导热，有的适用于电源导热，还有些电子产品，电源散热，传感器快速测温等都可以用到，它可广泛涂覆于各种电子产品，电器设备中的发热体（功率管、可控硅、电热堆等）与散热设