導(dǎo)熱硅橡膠材料在電子電器行業(yè)中的應(yīng)用

1、導(dǎo)熱硅橡膠材料在電子電器行業(yè)中的應(yīng)用來源:廣州市白云化工實(shí)業(yè)有限公司作者:陳思斌，王洪敏，諸泉日期:2010-8-4隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)材料不斷提出新的要求。在電子電器領(lǐng)域，由于集成技術(shù)和組裝技術(shù)的迅速發(fā)展，電子元件、邏輯電路向輕、薄、小的方向發(fā)展，發(fā)熱量也 隨之增加，從而需要高導(dǎo)熱的絕緣材料，有效的去除電子設(shè)備產(chǎn)生的熱量，這關(guān)系到產(chǎn)品的使用壽命和質(zhì)量的可靠性。傳統(tǒng)的解決電子設(shè)備散熱的方法，是在發(fā)熱體與散熱體之間墊一層絕緣的介質(zhì)作為導(dǎo)熱材料，如云母、聚四氟乙烯及氧化鈹陶瓷等等，這種方法有一定的效果，但存在導(dǎo)熱性能差，機(jī)械性能低、價(jià)格高等缺點(diǎn)】1。目前，解決電子設(shè)備散熱有些是通過

2、各種形式的散熱器來解決，但大多數(shù)必須通過導(dǎo)熱材料來解決，導(dǎo)熱硅橡膠材料是導(dǎo)熱材料中最重要的一員。本文主要是介紹了導(dǎo)熱硅橡膠材料的種類，并提出了一些需導(dǎo)熱產(chǎn)品的應(yīng)用解決方案。1、導(dǎo)熱硅橡膠材料導(dǎo)熱的機(jī)理導(dǎo)熱硅橡膠材料是一種典型的高分子復(fù)合材料，其導(dǎo)熱性能主要是由導(dǎo)熱填料的種類和導(dǎo)熱填料在硅橡膠基體中的分布情況決定的。金屬填料（如Al、Ag等）具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)，但是大多數(shù)是 導(dǎo)熱也導(dǎo)電的；無機(jī) 非金屬材料（如AlN、SiC等）導(dǎo)熱系數(shù)也較高，但價(jià)格相當(dāng) 昂貴；目前主 要用金屬氧化物（如A12O3、ZnO等）作為導(dǎo)熱填料，如表1是一些導(dǎo)熱 填料的導(dǎo)熱系數(shù)。各種填充材料的導(dǎo)熱機(jī)理均不同，金屬材料主要

3、是靠電 子運(yùn)動(dòng)進(jìn)行導(dǎo)熱，金屬導(dǎo)熱率隨溫度的升高而降低，非金屬的熱擴(kuò)散速度 主要取決于鄰近原子的震動(dòng)及結(jié)合基團(tuán)，在強(qiáng)共價(jià)鍵合的材料中，在有序 的晶體品格中導(dǎo)熱是比較有效率的2。所以在采用非金 屬材料作為導(dǎo)熱 填料時(shí)，如何提高體系中的導(dǎo)熱“堆砌度”是提高導(dǎo)熱系數(shù)的主要手段。表1一些導(dǎo)熱埴料的導(dǎo)趣系數(shù)埴料A. fw . m1 . K1埴料A/w m1 - K1她417BeO;；gl9A1190MgO3$Ca380A12O330Mg103CaO：-15Fe；63:NiO12Cu398AIN320Au315SiC270玻璃1.17云母0.592、導(dǎo)熱硅橡膠材料的種類和應(yīng)用2.1導(dǎo)熱硅膏和導(dǎo)熱墊片導(dǎo)熱硅膏

4、是硅油和導(dǎo)熱填料的機(jī)械混合膏狀物，具有隨時(shí)定型、導(dǎo)熱 系數(shù)高、不固化、對(duì)界面材料無腐蝕等特點(diǎn)。在電子設(shè)備中，各種電子元 件之間有許多接觸面和裝配面，他們之間存在空隙，導(dǎo)致熱流不暢，為了 解決這一問題，通常在接觸面之間填充導(dǎo)熱硅膏，利用導(dǎo)熱硅膏的流動(dòng)來 排除界面間的空氣，降低乃至消除熱阻。導(dǎo)熱墊片是經(jīng)過特殊的生產(chǎn)工藝 加工而成的片狀導(dǎo)熱絕緣硅橡膠材料，具有表面天然粘性，高導(dǎo)熱系數(shù)、 高耐壓縮性、高緩沖性等等特點(diǎn)，主要應(yīng)用于發(fā)熱器件與散熱片及機(jī)殼的 縫隙填充材料，因其材質(zhì)的柔軟及在低壓迫力作用下的彈性變量，可于器 件表面甚至為粗糙表面構(gòu)造密合接觸，減少空氣熱阻抗，很好的解決了導(dǎo) 熱硅膏在高溫后有硅

5、油滲出、表面積存灰塵等 等缺點(diǎn)。2.2導(dǎo)熱阻燃硅橡膠材料近年來，硅橡膠材料在電子電器行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，但因其是 聚合物材料，易燃，發(fā)煙量大，有時(shí)卻是火災(zāi)的直接導(dǎo)火線；因此阻燃型 硅橡膠已經(jīng)慢慢成為電子電器行業(yè)中硅橡膠材料的主要力量。本公司采用 經(jīng)過表面處理的導(dǎo)熱填料和自制的阻燃劑開發(fā) 出了阻燃達(dá)到UL94V-0級(jí)、導(dǎo) 熱系數(shù)超過1.0W/mK （均是經(jīng)過權(quán)威部門測(cè)試和認(rèn)證的）的SKF323導(dǎo)熱 阻燃用硅酮密封膠產(chǎn)品，現(xiàn)正廣泛應(yīng)用于導(dǎo)熱和阻燃均要求較高的汽車模 塊、電路模塊和PCB板等等電子電器產(chǎn)品中。2.3導(dǎo)熱灌封硅橡膠材料灌封分為局部灌封和整體灌封。局部灌封是只對(duì)大功率器件進(jìn)行灌封，

6、使其通過導(dǎo)熱灌封硅橡膠材料與散熱體連接在一起，使產(chǎn)生的熱量能夠迅 速的傳到散熱體。整體灌封是對(duì)印制線路板上的所有元器件全部灌封，使 其產(chǎn)生的熱量能夠迅速擴(kuò)散，直接散發(fā)到外界環(huán)境中】3。此類產(chǎn)品一般 是雙組分的，使用時(shí)將兩種組分混合排泡后，灌于線路板上，硫化成彈性 體的，此類產(chǎn)品不僅有散熱絕緣作用，而且還有減震和三防的作用，現(xiàn)在 正廣泛應(yīng)用于LED燈的灌封和粘結(jié)，其他電路、 家用電器的絕緣密封。2.4高導(dǎo)熱硅橡膠粘合劑高導(dǎo)熱粘合劑多用于絕緣性場合，因?yàn)樵陔娮与娖鞴I(yè)發(fā)展中，電子 電器材料領(lǐng)域急需導(dǎo)熱絕緣材料，特別是大功率散熱的場合，如半導(dǎo)體和 散熱器的粘合、管心的保護(hù)、管殼的密封、電子整流器、熱

7、敏電阻器的導(dǎo) 熱絕緣，微包裝中多層板的導(dǎo)熱絕緣組裝等需要不同工藝性能的導(dǎo)熱絕緣 膠。2.5導(dǎo)熱耐高溫硅橡膠導(dǎo)熱耐高溫硅橡膠主要應(yīng)用于諸如低壓大電流變壓器的粘結(jié)和密封； 雷達(dá)磁場線圈的導(dǎo)熱絕緣；各種高溫功率管與散熱器、印制板的組裝；微 包裝技術(shù)、電用電器及軍用電器等高溫散熱體。3、總結(jié)導(dǎo)熱硅橡膠材料在國外的研究較為成熟，如道康寧、GE東芝等等就開 發(fā)了多種導(dǎo)熱硅橡膠產(chǎn)品，而國內(nèi)還在開拓階段，如能解決綜合性能和工 藝性能的一致統(tǒng)一，導(dǎo)熱硅橡膠必然會(huì)有很好的發(fā)展前景?？傊?，導(dǎo)熱硅 橡膠不僅具有良好的導(dǎo)熱性能，還具有很多其他材料所不具備的性能，如 耐侯性、粘結(jié)性等等，故其開發(fā)前景可觀，應(yīng) 用也將越來越廣泛。參