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FAQ: 什麼是導熱界面材料?

導熱界面材料(Thermal Interface Materials)又稱為導熱材料熱界面材料或者介面導熱材料,是一種普遍用於IC封裝和電子散熱的材料,主要用於填補兩種材料接合或接觸時產生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞,減少熱傳遞的的阻抗,提高散熱性。

隨著當代電子技術迅速的發展,電子元器件的集成程度和組裝密度不斷提高,在提供了強大的使用功能的同時,也導致了其工作功耗和發熱量的急劇增大。高溫將會對電子元器件的穩定性、可靠性和壽命產生有害的影響,譬如過高的溫度會危及半導體的結點,損傷電路的連接界面,增加導體的阻值和造成機械應力損傷。因此確保發熱電子元器件所產生的熱量能夠及時的排出,己經成為微電子產品系統組裝的一個重要方面,而對於集成程度和組裝密度都較高的便攜式電子產品(如筆一記本電腦等),散熱甚至成為了整個產品的技術瓶頸問題。在微電子領域,逐步發展出一門新興學科一熱管理 (Thermal Management),專門研究各種電子設備的安全散熱方式、散熱設備及所使用的材料。
熱界面(接觸面)材料 (Thermal Interface Materials,TIM)在熱管理中起到了十分關鍵的作用,是該學科中的一個重要研究分支。使用原理如下:
在微電子材料表面和散熱器之間存在極細微的凹凸不平的空隙,如果將他們直接安裝在一起,它們間的實際接觸面積只有散熱器底座面積的10%,其余均為空氣間隙。因為空氣導熱系數只有0.026 W/m.K,是熱的不良導體,將導致電子元件與散熱器間的接觸熱阻非常大,嚴重阻礙了熱量的傳導,最終造成散熱器的效能低下。使用具有高導熱性的熱界面材料填充滿這些間隙,排除其中的空氣,在電子元件和散熱器間建立有效的熱傳導通道,可以大幅度低接觸熱阻,使散熱器的作用得到充分地發揮。
隨著微電子產品對安全散熱的要求越來越高,熱界面材料也在不斷的發展。導熱脂是最早的一種熱界面材料,曾經被廣泛使用。但因其操作使用難度大、長期使用易失效等缺點,目前己經逐步讓位於其它新型的熱界面材料,主要有如下3大類:(1)砧結固化導熱膠;(2)相變材料;(3)導熱彈性體材料。
理想的熱界面材料應具有的特性是:(1)高導熱性;(2)高柔韌性,保證在較低安裝壓力條件下熱界面此材料能夠最充分地填充接觸表面的空隙,保證熱界面材料與接觸面間的接觸熱阻很小;(3)絕緣性;(4)安裝簡便並具可拆性;(5)適用性廣,既能被用來填充小空隙,也能填充大縫隙。

導熱界面材料的應用

導熱界面材料的應用

左方示意圖:沒有導熱界面材料,熱能緩慢的流向接觸面,導熱性能差。

右方示意圖:有使用導熱界面材料時,接觸面聯接起來,熱能均勻的流過,導熱性能好。

Left: Schematic representation of two surfaces in contact and heat flow across the interface.
Right: Interface material compressed between two contacting surfaces.

熱傳導

熱的傳導

熱傳導的三種方式:
A. 熱傳導
B. 熱對流
C. 熱輻射

Heat conduction and temperature conductivity

 

導熱界面材料可應用的產品:

熱界面材料,常見於下列幾種應用形式,如:導熱膠導熱封膠導熱膏導熱膠帶。藉由不同形式的特性,可廣泛用於電子產品,汽車電子,電信,消費電子,照明,軍事,醫療,電源供應器,無線傳輸,個人電腦,LED,液晶電視,電腦主機板,DRAM記憶模組,冷卻器,車輛控制模組,筆記型電腦等…只要是有熱管理問題,T-Global的產品都可以提供一個具有成本效益且與廠商配合度高的解決方案。
導熱界面材料

Reference: 百度百科 & T-Global Technology Research Team