導(dǎo)熱硅脂也常叫散熱硅脂、導(dǎo)熱膏、散熱膏,是一種膏狀、不固化、高導(dǎo)熱的油脂類材料,一般裝在罐里,重量為: 1 kg。
多數(shù)導(dǎo)熱硅脂不導(dǎo)電,可避免元件短路;同時能隔絕水汽,防止接觸面氧化腐蝕。
干涸:材料自己揮發(fā)、老化變干
泵出:物理運動把硅脂擠跑了
避免導(dǎo)熱硅脂干涸和泵出
選用高穩(wěn)定性硅油和低揮發(fā)、耐泵出型導(dǎo)熱硅脂
選用相變膏、液態(tài)金屬 、燒結(jié)銀 等不揮發(fā)體系
為什么導(dǎo)熱硅脂會 “干涸”
干涸本質(zhì)就是硅油變少、變干、變粉,導(dǎo)熱能力直接崩掉。
主要原因:
1.高溫長期烘烤
硅油在高溫下會慢慢揮發(fā)、裂解,剩下填料變成干粉,失去流動性,也填不滿縫隙。
2.材料本身太差
用了廉價硅油、低分子油,耐熱差,很容易揮發(fā)干硬。
3.密封不好、長期缺氧 / 氧化
硅油被氧化變稠、變脆,干裂。
干涸后果:熱阻暴增、芯片溫度飆升,嚴(yán)重時直接過熱保護(hù)。
熱器和芯片在冷熱循環(huán)中反復(fù)伸縮,把硅脂 “擠跑、甩干” 了
原理很形象:
芯片發(fā)熱 → 膨脹
芯片冷卻 → 收縮
散熱器金屬也跟著熱脹冷縮
兩者膨脹系數(shù)不一樣,接觸面會發(fā)生微小的相對滑動、剪切
結(jié)果就是:硅脂被從中間往邊緣擠出去中間越來越薄,甚至露空氣 → 熱阻暴漲
這就叫 Pump-out(泵出)你說的 Pump up 一般就是指這個現(xiàn)象被放大、硅脂被起來 / 擠空。
.1.冷熱循環(huán)劇烈
開關(guān)電源、雷達(dá)功放、CPU 頻繁升降溫,容易泵出。
2.硅脂太稀 / 太黏 / 油分太重
流動性太好,一剪就跑;或者硅油比例太高,容易被 “泵” 走。
3.壓力不足或裝配不平
壓不緊、受力不均,縫隙一變化就把硅脂擠走。
4.使用時間長、循環(huán)次數(shù)多
日積月累,被推出去,中間空了。
導(dǎo)熱硅脂的介質(zhì)常數(shù)和介質(zhì)強(qiáng)度
介電常數(shù)
就是衡量一種材料 “絕緣能力” 和 “存電能力” 的指標(biāo)。
導(dǎo)熱硅脂介電常數(shù) 3~5,說明它絕緣好、不導(dǎo)電、不干擾電路。
介質(zhì)強(qiáng)度(擊穿強(qiáng)度)
就是材料能扛住多大電壓,而不被 “電擊穿”、不導(dǎo)電、不短路。
行業(yè)常用標(biāo)稱:
普通導(dǎo)熱硅脂:≥8 kV/mm
高絕緣型:10~12 kV/mm
導(dǎo)熱硅脂和頻率的關(guān)聯(lián),主要看兩個參數(shù)
① 介電常數(shù) εr —— 隨頻率升高略微下降
低頻(kHz):介電常數(shù)偏高,比如 4.0~5.0
高頻(MHz~GHz):會降到 3.0~4.0 左右
原因:材料里的性基團(tuán)跟不上高頻電場變化
② 損耗角正切 tanδ —— 隨頻率升高明顯變大
這是關(guān)鍵的:
頻率越高,硅脂越容易發(fā)熱、耗損信號
普通硅脂在 GHz 頻段,tanδ 可能從 0.001 漲到 0.01 甚
損耗大 = 信號衰減、相位偏移、板子發(fā)熱
高頻 / 射頻 / 雷達(dá)場景,選低 Dk/Df 的導(dǎo)熱材料。
參考要求:Dk<4.0、Df<0.003、介質(zhì)強(qiáng)度≥8 kV/mm
導(dǎo)熱材料行業(yè)里,標(biāo)的幾乎都是:交流介質(zhì)強(qiáng)度(AC 擊穿強(qiáng)度),不是直流。
