四、导热介质介绍

导热材料能填充界面间隙，降低界面热阻！
选择导热材料关注接触热阻（微小间隙填充能力）、材料导热性能以及实际使用条件。

导热材料分类：为满足不同场合的散热需求目前很多导热材料厂家开发了各种各样 的界面导热材料，根据界面导热材料的特点，可以大致分为以下几类：
金属材料，如Sn/Pb焊料等、导热（硅）脂类、导热硅橡胶类，如导热垫等、胶水类，如315胶等、导热粘性模（带）类、相变导热材料类、混合物类（compounds)、导热绝缘垫片（无弹性）等等。。。

常用的界面导热材料——导热脂
 通常由复合型导热固体填料、高温合成油（基础油如硅油），并加有稳 定剂和改性添加剂调配而成的均匀膏状物质，常用的导热脂为白色，也 有灰色或金色的导热脂等颜色。导热颗粒通常采用氧化锌、氧化铝、氮 化硼、 氧化银、银粉、铜粉等。
1）为最常见的界面导热材料 ）为最常见的界面导热材料, 常采用印刷或点涂方式进行施加。 常采用印刷或点涂方式进行施加。
2)
2)用于散热器和器件之间，散热器采用机械固持，最主要的优点为维修方便,价 格便宜。
3）因可以很好的润湿散热器和器件表面，减小接触热阻，所以其导热热阻很小， 适合大功率器件的散热。
4）使用时需要印刷或点涂，操作费时，工艺控制要求较高，难度大。

导热脂厚度与性能的关系
热阻与硅脂厚度的关系图
硅脂厚度与组装压力的关系图
结论：厚度越薄，热阻越小，因此使用时要控制厚度
使用方法
•
导热硅脂使用前，需要用干净碎棉布沾酒精进行先将器件、散热器表面擦洗干净。
•
导热硅脂使用时要求采用钢片等印刷工装进行硅脂的印刷施加，如下图所示，可根据实际单板布局情况灵活选择印刷在器件或散热器上。

印刷在器件上
印刷在散热器上

•采用工装进行硅脂印刷时，需要对印刷面积进行控制。
导热硅脂印刷涂覆面积推荐占器件与散热器总接触面积的70％～80％.
•我司导热硅脂可印刷最小厚度为0.08mm，推荐印刷工装的钢网厚度采用0.08～0.12mm； 对于平面度较差的装配，可适当增加钢网厚度。对于手工涂抹硅脂的器件，要求硅脂尽可能 少 热设计 https://www.resheji.com
高导热系数导热硅脂应用时可通过合理设计工装，控制厚度，从而减小热阻，因此厚度控 制工艺是导热硅脂应用的难点。

使用注意事项

1） 导热硅脂本身是绝缘介质，但是由于施加的层薄，难以避免固体凸点的接触，通 常需要绝缘的地方不能使用导热硅脂。

2）为获得较好的接触性能，安装时需要一定的紧固力（>5psi）。

3）硅脂在使用时都会有硅油渗出，造成硅油污染，不适合周围有裸露触点的继电器的 场合。
使用注意事项
使用方法详见《结构工艺规范库》数据库中的导热材料存储与使用规范！

导热硅脂的稳定性

常用的界面导热材料——导热胶
 简介：主要由胶粘剂与导热颗粒组成，施加前是膏状混合物，施加后在一定的时间和条件下分 子交连，固化。常用的导热胶按照胶体类型来分可以分为：环氧树脂系（Epoxy based）、丙烯酸系 （Acrylic based）、有机硅系（silicone based）。按照组份分单组份、双组份。

具有较好的粘结作用，不需机械固持；
双组分，但无需混合，一边涂胶，一边涂固化水，具有使用方便，常温固化，固化条件简单、固化 速度快等优点；

导热系数低（约0.8W/mk），只适合用于小功率器件的散热；

导热界面层的厚度一般在4～5mil之间；

可返修；

对散热器表面状态敏感，表面污染的器件或散热器的结合力弱；

现场工艺控制严格，胶层太厚或固化水太多都会影响结合力。
导热胶：我司目前生产采用的导热胶为丙烯酸系导热胶Loctite315

315导热胶的使用方法
1、首先用酒精擦拭芯片和散热器粘接面；晾干（约1min后即可）
2、采用0.12mm的导热胶印刷工装，涂胶方式推荐为固化水涂在散热器上，导热胶涂在芯片表面。
3、采用干净的毛刷在散热器上刷涂固化水，不超过2滴，使粘结面有润湿的痕迹即可.然后待固化 水挥发15s—1min后（不能超过30min），组装上散热器。
4、采用5-10N的压力，从中间均匀挤压散热器，以使胶层均匀分布，实现良好的粘结层；
5、固化时，采用压块工装施加约1psi的压强，以控制胶层的厚度在0.15mm以下；
6、一般情况下，40min后，315胶的粘接强度可达到完全固化的80％；24h后，315胶可完全固化。
备注：

芯片表面凹凸不平的特殊情况（例如FCBGA），则芯片表面也需要先涂固化水之后再涂胶。

我司对导热胶的性能要求
施工性能：容易涂布，与我司现有印刷工艺兼容
绝缘性能：导热胶必须绝缘
固化特性：在供应商所给的条件下能完全固化，固化条件和时间要方便操作。
剪切强度：剪切强度高，使用时无需额外的机械固持。（Min 200psi）
抗振动：通过标准的震动试验（以满足在运输过程中，散热器不掉件）
耐温性：在使用温度下仍具有一定的强度，保持散热器不掉落。
返修要求：可返修

环境适应性：满足GR3108环境可靠性要求
存在某些芯片因周围器件干涉，无法使用手持式刷胶工装将315胶涂在芯片上，可使用翻盖工装，将 315胶涂在散热器上。禁止手工刷胶。
——315胶的详细使用事项参见《导热胶存储与使用规范》

常用的界面导热材料——导热垫(Thermal conductive Gap pad)

主要应用及特点：
主要用于当半导体器件与散热表面之间有较大间隙需要填 充，
或几个芯片要同时要共用散热器或散热底盘时，但间隙不 一样的场合，
或加工公差加大的场合，表面粗糙度较大的场合。
同时由于导热垫的弹性，使导热垫能减振，防止冲击，且 便于安装和拆卸。

我们公司认证的导热垫一般用在芯片与结构件进行直接接触导热，或光电转换模块上用到的 激光驱动器与结构件及屏蔽罩进行直接接触导热。
Gap pad 3000s比Gap pad vo soft贵，一般情况下，导热系数越高，成本越高。
对导热垫的性能要求和主要检测项目：
1）导热系数和热阻：热性能满足要求
2）硬度：优先选用硬度较低的材料
3）绝缘性能：要求耐压满足产品需求（一般3KV）
4）阻燃：要求材料阻燃级别达到V1及以上
5）油离度和出气量：满足Bellcore标准要求，越低越好

常用的界面导热材料－相变导热膜
功能特点：
1）具有一定的相变温度：一般在40－70度之间，
2）使用时需要机械固定，一般需实现5~20psi的界面压力，
3）热阻最低可以达到0.01℃.In2/W，适合用于大功率器件的界面导热，
4）材料厚度一般在3－5mil之间，
5）可分为绝缘型和非绝缘型两大类，绝缘型的可以使用于需要绝缘的场所。

相变导热膜的优点：
可根据安装环境，制备成合适的尺寸，便于安装，效率和利 用率高，组装成本较低；
多为石蜡及其改性材料，环保无污染，满足环护要求；
具有较低的热阻、相变特性、触变性、优良的润湿性；绝缘 特性，可以适合于有绝缘要求的界面。
厚度一定，热阻可控性好。

相变导热膜的缺点：
无粘结作用、需机械固持；
使用过程中需发生相变，方可很好的润湿界面

相变导热膜应用方法示例
Step1：将相变膜贴在散热器或器件上；
Step2：垂直力撕去离心纸；
Step3：组装好器件，拧紧螺钉，完成组装即可。
 对于中间有载体，不需离心纸保护的相变膜，根据预先制定好的形状，直接将相变膜置放在器件或 散热器的指定部位，安装好螺钉即可。

对导热相变导热膜的要求
绝缘性能：绝缘型相变膜要求绝缘耐压满足产品要求
相变温度：易于操作，等于或低于我司一器件的壳温
材料本身容易 操作，方便组装
可拆卸、返修
热阻低，满足不同功率器件的界面传热需求
热阻稳定性：高温或温度循环条件下要求热阻稳定

常用的界面导热材料——导热双面胶带
定义：胶带是胶粘剂中特殊类型, 将添加有导热 填料的胶液涂于基材上，形成双面胶带状的界面导热 材料。双面胶带可分为溶剂活化型、加热型和压敏型。 导热双面胶带绝大部分属于压敏胶粘带。
组成：压敏胶粘剂、基材、底层处理剂、背面处 理剂和隔离纸
主要特点：

1、可根据界面形状灵活制备各种形状
2、具有较好的粘结力，某些场合下可以取代螺 钉固定
3、导热系数一般较低，多用于小功率器件
4、操作方便简单

业界应用情况：
Case1：Alcatel T7324上采用导热双面胶带作为界面导热材料，在散热器两边对角点硅胶加固。
Case2：HPDL380G3系列服务器所有散热器皆用导热双面胶带作为界面导热材料，散热器上有一
些小螺钉，如下图所示：

应用要求：
1、待粘结的表面必须很平整，平整度小于0.025mm/mm。
2、为提高粘结的可靠性，需增加其他简易辅助固定措施。

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