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導(dǎo)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
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發(fā)表時間：2021-04-11 19:56
如何正確使用導(dǎo)熱硅脂？
在功率半導(dǎo)體模塊應(yīng)用中，通常都會采用導(dǎo)熱硅脂將功率器件產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到散熱器上，再通過風(fēng)冷或水冷的方式將熱量散出。在實(shí)際應(yīng)用中，我們發(fā)現(xiàn)很多熱設(shè)計工程師更多地關(guān)注散熱器的優(yōu)化設(shè)計，而忽略了導(dǎo)熱硅脂的正確使用。殊不知，正確地使用導(dǎo)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(dǎo)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。回答這些問題之前，我們先了解下導(dǎo)熱硅脂在功率模塊散熱系統(tǒng)中的作用。
導(dǎo)熱硅脂在功率模塊散熱系統(tǒng)中的作用
在功率模塊散熱系統(tǒng)中，芯片為發(fā)熱源，通過多層不同材料將熱量傳遞到冷卻劑（風(fēng)或液體），最后通過冷卻劑的流動將熱量導(dǎo)出系統(tǒng)，其中每一層材料都有不同的導(dǎo)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(dǎo)熱率約為390W/(m.K)；鋁的導(dǎo)熱率約為200W/(m.K)。這些金屬材料的導(dǎo)熱率都非常高，表示其導(dǎo)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(dǎo)熱率只有0.5~6W/(m.K)的導(dǎo)熱硅脂呢？
導(dǎo)熱硅脂的涂抹方式
在現(xiàn)有工藝條件下，導(dǎo)熱硅脂的涂抹主要有三種方式：滾筒涂抹、絲網(wǎng)印刷和鋼網(wǎng)印刷。滾筒涂抹是最傳統(tǒng)、也是最簡易的涂抹方式，而絲網(wǎng)和鋼網(wǎng)印刷則為均勻度和厚度可精準(zhǔn)控制的涂抹方式，硅脂厚度由絲網(wǎng)或鋼網(wǎng)的厚度和網(wǎng)孔尺寸嚴(yán)格控制，印刷過程可保證硅脂的均勻度。絲網(wǎng)適用于硅脂厚度較薄的應(yīng)用，而鋼網(wǎng)適用于硅脂厚度較厚的應(yīng)用。
滾筒涂抹方式：滾筒涂抹即使用滾筒將導(dǎo)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(chǎn)。但滾筒涂抹的導(dǎo)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(zhì)的進(jìn)入從而保證涂抹的均勻。
導(dǎo)熱硅脂的選擇
導(dǎo)熱硅脂的選擇需要考慮很多因素，比如導(dǎo)熱率、粘稠度、介電強(qiáng)度、揮發(fā)物含量及溢出和變干特性。
導(dǎo)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(wěn)定、成本低、可靠性高，但某些特定環(huán)境中需要無硅載體。導(dǎo)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(dǎo)熱率的關(guān)鍵物質(zhì)，填充物比例越高，導(dǎo)熱性也就越好；填充物顆粒體積也直接影響導(dǎo)熱率，顆粒越大導(dǎo)熱性越好。
導(dǎo)熱硅脂的導(dǎo)熱率是一個重要指標(biāo)，對于熱設(shè)計而言，硅脂的導(dǎo)熱率越高，越有利于功率模塊的散熱。但并不是說導(dǎo)熱率越高就越好，高導(dǎo)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(dǎo)熱率的硅脂的粘稠度也相對較大，不利于硅脂的擴(kuò)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。
