什么是用于传热的软性导热凝胶？

什么是用于传热的软性导热凝胶？

研究表明，高达 55% 的电子元件故障与散热不良有关。此外，用于散热的硬质导热垫在过大压力下会导致脆弱的裸芯片破裂或使多层 PCB 板变形。在这种情况下，用于传热的软性导热凝胶成为理想的解决方案。

通过使用合适的导热凝胶解决方案，我们可以有效降低电子元件的温度，延长元件寿命并提高可靠性。无论您是热工程师、产品设计师还是制造专家，了解用于传热的软性导热凝胶对于现代产品开发都至关重要。

软性导热凝胶的化学和物理特性

软性导热凝胶的主要特点是低模量（柔韧性）和高稳定性。标准导热硅脂是一种简单的流体混合物，在热循环过程中极易泄漏，而导热凝胶则采用特殊的聚合物基质，这种材料基于分子链相互连接的聚合物。这可以防止材料流动或迁移，即使元件因受热膨胀也不会发生这种情况。这种交联网络确保材料保持在原位，在产品的使用寿命内提供可靠的传热性能，这是优于传统导热膏的关键优势。材料的柔软度使用肖氏 00 硬度计进行测量，大多数高性能软性凝胶的肖氏 00 硬度值在 20 到 45 之间，使其具有极高的柔韧性，这意味着该材料只需很小的力即可贴合每个微小的表面缺陷，几乎消除了元件损坏或 PCB 板翘曲的风险。

软性导热凝胶与导热垫和导热硅脂的比较

了解何时选择软性导热凝胶而不是传统的导热硅脂或间隙垫需要研究它们在实际应用中的性能差异。

软性导热凝胶与导热硅脂（导热膏）的比较

软性导热凝胶 vs 导热垫

导热垫因其易于操作而备受青睐，但这也带来了较高的机械应力，并影响了导热接触。

导热垫的缺点：需要施加较大的压力才能达到所需的表面润湿效果，从而最大限度地降低接触电阻。这种压力会对脆弱的元件造成损害。

导热凝胶的优势：软性导热凝胶能够自动实现优异的润湿效果，其流动性使其能够覆盖整个界面，即使是复杂的轮廓也能轻松应对。

键合线厚度 (BLT) 的优势

导热垫：其厚度受限于固定的标称厚度（例如 1.0 毫米）。

软性导热凝胶：由于凝胶具有流动性，自动点胶可以达到由间隙高度决定的最小键合线厚度。正是由于这种均匀的薄层，导热凝胶通常比具有相同原始导热系数的导热垫具有更低的整体导热电阻。

软导热凝胶在传热领域的常见应用

LED和照明散热管理

LED驱动器需要极长的使用寿命，通常额定寿命为50,000小时。因此材料必须能够承受金属芯PCB的热膨胀应力。软性导热凝胶能够吸收热循环应力而不脱落或开裂，从而防止产品使用寿命期间因热降解而导致的闪烁或颜色偏移。

汽车和电动汽车应用

电动汽车行业是可分散导热材料的主要用户。软性导热凝胶用于大功率逆变器、车载充电器，并且越来越多地用作电动汽车电池单元和冷却板之间的间隙填充物，其低密度和原位固化能力使其成为大规模生产自动化生产线的理想选择。

工业和电信设备

这些应用需要在恶劣环境下保持高可靠性，比如5G远程射频单元 (RRU) 和工业电源通常需要垂直安装，这要求导热界面材料 (TIM) 必须保持垂直稳定性。具有高触变性的软性导热凝胶对于确保材料保持在分配位置至关重要，从而在长达十年的户外使用中可靠地冷却芯片。

如何选择导热凝胶

单组分（预固化）：这类凝胶本身就很稳定，无需混合，最适合返工常见的非关键性应用。

双组分（固化）：需要在喷嘴处混合两种组分（A 和 B）。这样可以形成高度稳定的固化弹性体。它具有最佳的长期可靠性和绝对的垂直稳定性，但返工难度更大。

计算点胶模式：软导热胶的点胶方式对于避免气泡滞留至关重要。

自动化投资回报率：自动化点胶设备（机械臂、容积泵）的资本投资很快就能得到回报。省去了切割和放置数百个导热垫所需的人工，显著提高了生产效率。

常见问题解答

问：我可以重复使用软质导热凝胶吗？

答：不可以。一旦被压缩，凝胶的结构就会受损，无法再次可靠地贴合。返工时必须将其彻底擦拭干净并重新涂抹。

问：导热凝胶会随着时间推移而变干吗？

答：高质量的硅酮或丙烯酸导热凝胶经过特殊配方，可在设备的使用寿命内有效防止干燥和分层。这是其优于廉价导热膏的关键优势。

问：软质导热凝胶导电吗？

答：几乎所有软质导热凝胶都不导电。导热凝胶使用电绝缘陶瓷填料（例如氧化铝），因此可以安全地与导电引线和引脚直接接触。

问：软质导热凝胶和导热膏一样吗？

答：不一样。软质凝胶经过特殊设计，可以限制油的流动性（减少渗油），通常具有触变性，更容易实现自动化；而导热膏成本较低，但更容易发生迁移。

问：我应该多久对生产中的凝胶进行一次重新认证？

答：在任何工艺变更或供应商变更后；每年进行抽样检查，或者如果现场监测到温差漂移超过约 5°C 时。

问：凝胶会释放气体并污染光学器件吗？

答：有些凝胶会。用于光学器件时，请使用不含硅酮或低 VOC 的凝胶，并索取 TML/CVCM 数据。

问：软质导热凝胶可以用于电脑的 CPU 和 GPU 散热吗？

答：可以。软质导热凝胶非常适合 CPU/GPU 散热，尤其是在笔记本电脑中，因为笔记本电脑对耐振动性和长期稳定性要求较高。

问：我可以混合使用不同品牌的导热凝胶吗？

答：不建议这样做。不同的配方可能存在化学不兼容性，混合后的凝胶可能会发生相分离或固化不当。

问：导热凝胶需要什么样的储存条件？

答：正确的储存方法可以延长保质期并保持性能。建议严格遵循产品手册中提供的使用和储存说明。

软性导热凝胶是一种成熟可靠的导热界面材料技术。只要选择合适的规格，软性导热凝胶就能在贴合性、低机械应力和易于制造性之间实现完美平衡。

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