01 散熱硅膠的分類與形態(tài)

根據(jù)形態(tài)和用途的不同，散熱硅膠主要分為以下幾類：

導(dǎo)熱墊片是最常見的形態(tài)，厚度通常在0.3-10mm之間，可沖切，柔軟回彈。

這類材料專門為利用縫隙傳遞熱量的設(shè)計(jì)方案生產(chǎn)，能夠填充縫隙，完成發(fā)熱部位與散熱部位間的熱傳遞。

導(dǎo)熱膏或硅脂呈膏狀，無交聯(lián)，涂布厚度通常小于0.1mm。它主要用于CPU與散熱器之間等需要極薄導(dǎo)熱層的場(chǎng)合。

導(dǎo)熱膠多為A/B加成型，固化后既能導(dǎo)熱又能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)固定。

導(dǎo)熱灌封膠是低粘度液體，可填充復(fù)雜腔體，固化后形成彈性體，同時(shí)提供導(dǎo)熱和保護(hù)功能。

02 核心性能參數(shù)

了解散熱硅膠的性能參數(shù)對(duì)于正確選型至關(guān)重要：

導(dǎo)熱系數(shù)是衡量材料導(dǎo)熱能力的關(guān)鍵指標(biāo)，范圍通常在1.0-12W/m·K，有的高性能產(chǎn)品甚至可達(dá)20W/m·K。

測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)多為ASTM D5470。

硬度影響材料的壓縮性和貼合性，常用肖氏A硬度計(jì)測(cè)量，范圍通常在Shore A 20-80。

測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為ASTM D2240。

電絕緣性能包括體積電阻率（10¹²-10¹?Ω·cm）和擊穿電壓（≥10kV/mm），確保使用安全。

使用溫度范圍廣泛，可達(dá)-60~+200℃，保證在惡劣環(huán)境下性能穩(wěn)定。

阻燃等級(jí)通常要求達(dá)到UL 94 V-0標(biāo)準(zhǔn)，防止火焰蔓延。

03 導(dǎo)熱機(jī)理簡(jiǎn)介

散熱硅膠的導(dǎo)熱能力主要來自以下幾個(gè)方面：

填料網(wǎng)絡(luò)是高導(dǎo)熱顆粒相互接觸形成的連續(xù)熱橋。當(dāng)導(dǎo)熱填料如氧化鋁、氮化硼等添加到一定比例時(shí)，會(huì)在基體中形成三維導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)。

低界面熱阻得益于材料的柔軟特性，能夠填補(bǔ)微觀空隙，減少空氣（0.026W/m·K）層的影響。

研究表明，減少導(dǎo)熱墊片內(nèi)部氣體空穴，能夠增大導(dǎo)熱粉體接觸幾率，有助于改善導(dǎo)熱性能。

電絕緣特性則源于Al?O?、BN等填料本身的絕緣特性，可有效阻斷漏電流。

04 熱門應(yīng)用場(chǎng)景

散熱硅膠已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的電子設(shè)備散熱：

在消費(fèi)電子領(lǐng)域，手機(jī)SOC芯片使用0.2mm墊片，導(dǎo)熱系數(shù)3-6W/m·K，可降低芯片溫升5-10℃。

筆記本電腦的CPU和顯卡也大量使用導(dǎo)熱硅膠片，實(shí)測(cè)可使機(jī)器在滿載時(shí)溫度平均下降4-7℃。

在LED照明領(lǐng)域，大功率COB采用導(dǎo)熱膏+鋁基板的組合，可使結(jié)溫下降15℃，壽命實(shí)現(xiàn)翻倍。

汽車電子領(lǐng)域，發(fā)動(dòng)機(jī)管理、電子懸架、制動(dòng)系統(tǒng)等也都需要使用導(dǎo)熱硅膠。

在動(dòng)力電池領(lǐng)域，模組底部使用12W/m·K的高導(dǎo)熱墊片，可均衡溫差<2℃，有效防止熱失控。

在通信與服務(wù)器領(lǐng)域，CPU與散熱器間使用導(dǎo)熱膠，固化后剪切強(qiáng)度>1MPa，能抵抗振動(dòng)運(yùn)輸帶來的影響。

5G基站中的功率放大器、濾波器等核心部件也依賴高導(dǎo)熱硅膠進(jìn)行散熱。

05 優(yōu)勢(shì)與局限

散熱硅膠作為熱界面材料具有多重優(yōu)勢(shì)：

柔軟回彈特性使其能夠壓縮20-50%，填補(bǔ)公差，降低機(jī)械應(yīng)力。

電絕緣特性提供高體積電阻，避免短路風(fēng)險(xiǎn)。

寬溫使用范圍確保材料在低溫不脆，高溫不軟化，性能穩(wěn)定。

然而，散熱硅膠也有其局限性：

導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)低于金屬，如銅的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)400W/m·K，而墊片僅為1-12W/m·K，因此使用時(shí)厚度越薄越好。

易被尖銳物刺破，安裝時(shí)應(yīng)去除所有毛刺。

成本高于普通硅膠，單價(jià)高20-100%，但使用壽命更長(zhǎng)，綜合性價(jià)比更高。

06 選型與安裝要點(diǎn)

選擇合適的散熱硅膠并正確安裝至關(guān)重要：

熱阻計(jì)算是關(guān)鍵，R=厚度/導(dǎo)熱系數(shù)，材料越薄熱阻越小，但需確保能填滿間隙。

硬度選擇取決于應(yīng)用壓力——低壓封裝選30-50A，高夾緊力可選70A。

研究表明，隨著硬度的增大，導(dǎo)熱墊片的導(dǎo)熱系數(shù)減小，熱阻增大，適宜硬度為70度。

電氣性能要求擊穿電壓>10kV/mm，滿足安規(guī)隔離要求。

阻燃等級(jí)應(yīng)選擇UL 94 V-0級(jí)，防止火焰蔓延。

安裝環(huán)境應(yīng)在無粉塵條件下進(jìn)行，預(yù)壓10-20%，擰緊扭矩按器件規(guī)格執(zhí)行。

測(cè)試表明，隨著測(cè)試壓力的增大，導(dǎo)熱墊片的導(dǎo)熱系數(shù)增大，熱阻減小，適宜測(cè)試壓力為345kPa。

07 常見疑問解答

Q：散熱硅膠會(huì)干燥粉化嗎？

A：加成型硅膠無副產(chǎn)，常溫下不會(huì)粉化；縮合型副產(chǎn)微量硅油，長(zhǎng)期高溫環(huán)境下需要后硫化處理。

Q：散熱硅膠能重復(fù)使用嗎？

A：墊片拆卸后若保持完整、無灰塵污染，可二次安裝；但導(dǎo)熱膏不可重復(fù)使用。

Q：導(dǎo)熱系數(shù)越高越好嗎？

A：并非如此，需綜合厚度、硬度、價(jià)格考慮；過軟易擠出，過硬不能填補(bǔ)間隙。

導(dǎo)熱硅膠片的導(dǎo)熱系數(shù)越高，其價(jià)格通常也會(huì)越貴，但這并不意味著導(dǎo)熱系數(shù)與價(jià)格成嚴(yán)格的正比關(guān)系。

普通消費(fèi)電子設(shè)備通常選擇導(dǎo)熱系數(shù)為1.0-3.0W/m•K的導(dǎo)熱硅膠片即可滿足散熱需求。

隨著電子設(shè)備向高性能、小型化發(fā)展，散熱問題日益突出。在5G通信設(shè)備中，高導(dǎo)熱硅膠同樣扮演著關(guān)鍵角色。

選擇散熱硅膠時(shí)，不僅要關(guān)注導(dǎo)熱系數(shù)，還需綜合考慮厚度、硬度、電氣強(qiáng)度等多方面因素，才能為您的設(shè)備找到最合適的熱管理解決方案。