導熱硅脂怎么樣才能正確使用

來源：深圳市賽德電子材料有限公司人氣：4345 發表時間：2021-04-11 19:56

如何正確使用導熱硅脂？

在功率半導體模塊應用中，通常都會采用導熱硅脂將功率器件產生的熱量傳導到散熱器上，再通過風冷或水冷的方式將熱量散出。在實際應用中，我們發現很多熱設計工程師更多地關注散熱器的優化設計，而忽略了導熱硅脂的正確使用。殊不知，正確地使用導熱硅脂不僅能提高功率模塊的散熱能力，而且還能提高其在使用過程中的可靠性。那么對于一個特定的功率模塊，選用哪種導熱硅脂？采用哪種涂抹方式？要涂抹多厚？這些都是我們常見的問題?；卮疬@些問題之前，我們先了解下導熱硅脂在功率模塊散熱系統中的作用。

導熱硅脂在功率模塊散熱系統中的作用

在功率模塊散熱系統中，芯片為發熱源，通過多層不同材料將熱量傳遞到冷卻劑（風或液體），最后通過冷卻劑的流動將熱量導出系統，其中每一層材料都有不同的導熱率。功率模塊基板及散熱器多使用銅和鋁等金屬材料，銅的導熱率約為390W/(m.K)；鋁的導熱率約為200W/(m.K)。這些金屬材料的導熱率都非常高，表示其導熱性能非常好，那為何還要在功率模塊與散熱器之間使用導熱率只有0.5~6W/(m.K)的導熱硅脂呢？

導熱硅脂的涂抹方式

在現有工藝條件下，導熱硅脂的涂抹主要有三種方式：滾筒涂抹、絲網印刷和鋼網印刷。滾筒涂抹是最傳統、也是最簡易的涂抹方式，而絲網和鋼網印刷則為均勻度和厚度可精準控制的涂抹方式，硅脂厚度由絲網或鋼網的厚度和網孔尺寸嚴格控制，印刷過程可保證硅脂的均勻度。絲網適用于硅脂厚度較薄的應用，而鋼網適用于硅脂厚度較厚的應用。

滾筒涂抹方式：滾筒涂抹即使用滾筒將導熱硅脂直接涂抹于模塊基板，這種方法簡單且成本低，適用于小批量生產。但滾筒涂抹的導熱硅脂一致性較差，厚度較難控制。一般推薦使用橡膠滾筒，如圖3所示，其硬度建議在50A到70A之間，這個硬度的滾筒可以防止雜質的進入從而保證涂抹的均勻。

導熱硅脂的選擇

導熱硅脂的選擇需要考慮很多因素，比如導熱率、粘稠度、介電強度、揮發物含量及溢出和變干特性。

導熱硅脂一般由載體和填充物組成。載體分為含硅和無硅兩種，含硅的載體相對穩定、成本低、可靠性高，但某些特定環境中需要無硅載體。導熱硅脂中的填充物大多使用金屬氧化物（ZnO，BN，Al2O3）、銀或者石墨。填充物是決定導熱率的關鍵物質，填充物比例越高，導熱性也就越好；填充物顆粒體積也直接影響導熱率，顆粒越大導熱性越好。

導熱硅脂的導熱率是一個重要指標，對于熱設計而言，硅脂的導熱率越高，越有利于功率模塊的散熱。但并不是說導熱率越高就越好，高導熱性能硅脂使用相對大顆粒（例如50um）的填充物，這將限制硅脂涂抹時的最小厚度，對于無銅底板的模塊不太適用。同時，高導熱率的硅脂的粘稠度也相對較大，不利于硅脂的擴散，在模塊安裝過程中陶瓷絕緣基板容易由于受力不均而破裂，特別是無銅底板模塊。

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