BERGQUIST熱界面材料選型指南：滿足多樣化電子散熱需求

在電子設(shè)備的設(shè)計中，熱管理是一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。有效的熱管理能夠確保電子設(shè)備在各種環(huán)境下穩(wěn)定運行，延長其使用壽命。BERGQUIST作為熱界面材料領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，提供了豐富多樣的產(chǎn)品，以滿足不同應(yīng)用場景的需求。本文將詳細介紹BERGQUIST熱界面材料的相關(guān)信息，幫助電子工程師更好地進行選型。

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一、Henkel公司優(yōu)勢

Henkel作為全球領(lǐng)先的膠粘劑、密封劑和功能性涂料解決方案提供商，在電子行業(yè)擁有深厚的歷史和豐富的經(jīng)驗。其BERGQUIST熱管理產(chǎn)品具有諸多優(yōu)勢：

• 全球支持：在北美、亞洲和歐洲均設(shè)有分支機構(gòu)，銷售團隊遍布30個國家，能夠為全球客戶提供及時的服務(wù)和支持。
• 創(chuàng)新能力：不斷投入大量時間和資金進行研發(fā)，許多BERGQUIST熱解決方案是應(yīng)特定客戶需求而開發(fā)的，能夠滿足不斷變化的市場需求。
• 廣泛的產(chǎn)品組合：涵蓋了LOCTITE?、TECHNOMELT?和BERGQUIST?等多個品牌的產(chǎn)品，為客戶提供了更多的選擇。
• 研發(fā)實力：在全球擁有超過10個研發(fā)中心，由3000名設(shè)計和應(yīng)用專業(yè)人員組成的團隊，確保了產(chǎn)品的高性能和可靠性。

二、熱性能相關(guān)概念

熱導(dǎo)率

熱導(dǎo)率（$k$）是材料的固有屬性，它表示單位時間內(nèi)通過單位面積的熱量，與單位厚度上的溫度差成正比。公式為$k=frac{d q cdot z}{d t cdot A cdot Delta T}$。熱導(dǎo)率越高，材料傳導(dǎo)熱量的能力越強。

熱阻

熱阻（$R{theta}$）是指材料對熱流的阻礙作用，它與材料的厚度有關(guān)，公式為$R{theta}=frac{2}{k}$。熱阻越小，熱量傳遞越容易。

熱阻抗

熱阻抗（$Z{theta}$）是特定組件的屬性，它衡量了兩個表面之間的溫度差與穩(wěn)態(tài)熱流的比值，公式為$Z{theta}=frac{z}{k cdot A}+R_{i}$。熱阻抗受面積、厚度、壓力、時間和測量方法等因素影響。

三、各類熱界面材料介紹

1. GAP PAD? 導(dǎo)熱材料

GAP PAD? 系列產(chǎn)品旨在滿足電子行業(yè)對界面材料更高貼合性、更高熱性能和更易應(yīng)用的需求。

• 特點：低模量聚合物材料，有玻璃纖維/橡膠載體或非增強版本；采用特殊填料，能實現(xiàn)特定的熱性能和貼合特性；高度貼合不平整和粗糙表面；具有電絕緣性；一側(cè)或兩側(cè)有自然粘性，并帶有保護襯墊；有多種厚度和硬度可供選擇；熱導(dǎo)率范圍廣泛；有片材和模切件等形式。
• 優(yōu)點：消除氣隙，降低熱阻；高貼合性減少界面電阻；低應(yīng)力減震；抗穿刺、剪切和撕裂；易于材料處理；簡化應(yīng)用；與自動化點膠設(shè)備兼容。
• 應(yīng)用場景：適用于電子、汽車、醫(yī)療、航空航天和國防等領(lǐng)域，如IC與散熱器或機箱之間、半導(dǎo)體與散熱器之間等。

2. Gap Filler 液體填充材料

Gap Filler 是一種可分配的液體聚合物材料，具有獨特的特性，專為熱管理設(shè)計和組件組裝提供靈活性。

• 特點：超低模量，在組裝過程中對組件產(chǎn)生的應(yīng)力極??；能很好地貼合復(fù)雜的幾何形狀，填充小的氣隙、裂縫和孔洞，降低熱阻；提供單一解決方案，適用于多種應(yīng)用；材料使用效率高，可通過手動或半自動點膠工具直接應(yīng)用到目標(biāo)表面，使用自動化點膠設(shè)備可進一步提高材料利用率；具有可定制的流動特性，可根據(jù)客戶需求調(diào)整。
• 應(yīng)用場景：適用于電源、電信、數(shù)字和汽車等領(lǐng)域，可替代墊片、油脂或灌封化合物。

3. 熱界面化合物（TIC）

TIC 產(chǎn)品在組裝壓力下會流動，以潤濕熱界面表面，產(chǎn)生極低的熱阻抗。

• 特點：具有多樣化的熱和電特性，關(guān)鍵選擇標(biāo)準(zhǔn)包括粘度、體積電阻率、熱導(dǎo)率、熱性能和填料尺寸。
• 優(yōu)點：低界面電阻；低熱阻抗；抗滴落；適用于絲網(wǎng)印刷應(yīng)用；無需后“固化”處理。
• 應(yīng)用場景：適用于高功率密度應(yīng)用，如CPU、GPU、IGBT等。

4. HI - FLOW 相變界面材料

HI - FLOW 相變材料是替代油脂作為CPU或功率器件與散熱器之間熱界面的理想選擇。

• 特點：在室溫下像SIL - PAD材料一樣易于處理，但在設(shè)計的相變溫度下像油脂一樣流動；具有與油脂相當(dāng)?shù)臒嵝阅?；熱?dǎo)率相變化合物；有鋁、薄膜或玻璃纖維載體以及非增強版本；低揮發(fā)性；易于在制造環(huán)境中處理和應(yīng)用；室溫下有粘性或無粘性。
• 優(yōu)點：無臟亂問題，材料的觸變特性防止其流出界面；易于處理，室溫下有粘性或無粘性；無需保護襯墊；高熱性能確保CPU可靠性；不吸引污染物；易于材料處理和運輸；簡化應(yīng)用過程。
• 應(yīng)用場景：適用于消費和工業(yè)電子、汽車、醫(yī)療、航空航天和電信等領(lǐng)域，如UPS和SMPS電源、CPU與散熱器之間等。

5. SIL PAD? 導(dǎo)熱絕緣材料

SIL PAD? 彈性體熱界面材料已經(jīng)有超過25年的歷史，是云母、陶瓷或油脂的清潔高效替代品。

• 特點：采用經(jīng)過驗證的硅橡膠粘合劑；有玻璃纖維、介電薄膜或聚酯薄膜載體；使用特殊填料以實現(xiàn)特定的性能特性；靈活且貼合；有增強材料以抵抗刺穿；有多種厚度可供選擇；熱導(dǎo)率和介電強度范圍廣泛。
• 優(yōu)點：優(yōu)異的熱性能；消除油脂的臟亂問題；比云母更耐用；比陶瓷成本更低；抗電氣短路；易于清潔和應(yīng)用；在時間和壓力作用下，熱阻會降低；適用于當(dāng)今的高發(fā)熱緊湊型組件；具有特定的界面性能，滿足不同需求；“總應(yīng)用成本”高效。
• 應(yīng)用場景：幾乎應(yīng)用于電子行業(yè)的所有組件，如功率晶體管、CPU等與散熱器或?qū)к壷g的界面，用于隔離電氣組件和電源與散熱器和/或安裝支架。

6. BOND - PLY 和 LIQUI - BOND 膠粘劑

• BOND - PLY 膠帶：有壓敏膠粘劑或?qū)訅盒问剑哂袑?dǎo)熱和電絕緣性能，有助于解耦具有不匹配熱膨脹系數(shù)的粘結(jié)材料。
• LIQUI - BOND 液體膠粘劑：是高性能的導(dǎo)熱液體膠粘劑，形成原位彈性體，適用于將“熱”電子組件與相鄰的金屬外殼或散熱器耦合。

四、選型建議

在選擇合適的熱界面材料時，電子工程師需要考慮多個因素，如應(yīng)用場景、熱性能要求、電氣性能要求、機械性能要求等。以下是一些具體的選型建議：

• 對于高功率密度應(yīng)用：如CPU、GPU等，可選擇熱導(dǎo)率高的材料，如BERGQUIST? TGR 4000熱界面化合物或BERGQUIST? GAP PAD? TGP 6000ULM導(dǎo)熱材料。
• 對于對壓力敏感的組件：可選擇超低模量的材料，如BERGQUIST? GAP FILLER TGF 1000液體填充材料或BERGQUIST? HI - FLOW THF 700UT相變界面材料。
• 對于需要電氣隔離的應(yīng)用：可選擇具有良好電絕緣性能的材料，如BERGQUIST? SIL PAD? TSP A2000導(dǎo)熱絕緣材料。
• 對于需要粘結(jié)的應(yīng)用：可選擇BOND - PLY膠帶或LIQUI - BOND液體膠粘劑。

五、總結(jié)

BERGQUIST提供了豐富多樣的熱界面材料，能夠滿足電子工程師在不同應(yīng)用場景下的熱管理需求。通過深入了解各種材料的特點和性能，結(jié)合具體的應(yīng)用需求，工程師可以選擇最合適的熱界面材料，確保電子設(shè)備的穩(wěn)定運行和高性能表現(xiàn)。在實際應(yīng)用中，還需要進行充分的測試和驗證，以確保所選材料能夠達到預(yù)期的效果。

希望本文能夠為電子工程師在熱界面材料的選型和應(yīng)用方面提供有益的參考。如果你在熱管理方面有任何問題或需要進一步的幫助，歡迎隨時與Henkel的專業(yè)團隊聯(lián)系。