導熱硅脂也常叫散熱硅脂、導熱膏、散熱膏,是一種膏狀、不固化、高導熱的油脂類材料,一般裝在罐里,重量為: 1 kg。
多數導熱硅脂不導電,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、老化變干
泵出:物理運動把硅脂擠跑了
避免導熱硅脂干涸和泵出
選用高穩定性硅油和低揮發、耐泵出型導熱硅脂
選用相變膏、液態金屬 、燒結銀 等不揮發體系
為什么導熱硅脂會 “干涸”
干涸本質就是硅油變少、變干、變粉,導熱能力直接崩掉。
主要原因:
1.高溫長期烘烤
硅油在高溫下會慢慢揮發、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,嚴重時直接過熱保護。
熱器和芯片在冷熱循環中反復伸縮,把硅脂 “擠跑、甩干” 了
原理很形象:
芯片發熱 → 膨脹
芯片冷卻 → 收縮
散熱器金屬也跟著熱脹冷縮
兩者膨脹系數不一樣,接觸面會發生微小的相對滑動、剪切
結果就是: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 一般就是指這個現象被放大、硅脂被起來 / 擠空。
.1.冷熱循環劇烈
開關電源、雷達功放、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、循環次數多
日積月累,被推出去,中間空了。
導熱硅脂的介質常數和介質強度
介電常數
就是衡量一種材料 “絕緣能力” 和 “存電能力” 的指標。
導熱硅脂介電常數 3~5,說明它絕緣好、不導電、不干擾電路。
介質強度(擊穿強度)
就是材料能扛住多大電壓,而不被 “電擊穿”、不導電、不短路。
行業常用標稱:
普通導熱硅脂:≥8 kV/mm
高絕緣型:10~12 kV/mm
導熱硅脂和頻率的關聯,主要看兩個參數
① 介電常數 εr —— 隨頻率升高略微下降
低頻(kHz):介電常數偏高,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
這是關鍵的:
頻率越高,硅脂越容易發熱、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、板子發熱
高頻 / 射頻 / 雷達場景,選低 Dk/Df 的導熱材料。
參考要求:Dk<4.0、Df<0.003、介質強度≥8 kV/mm
導熱材料行業里,標的幾乎都是:交流介質強度(AC 擊穿強度),不是直流。
