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导热硅脂如何选择?需要参考哪些指标?为什么不能只看导热系数?含自测硅脂排行。

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导热硅脂如何选择?需要参考哪些指标?为什么不能只看导热系数?含自测硅脂排行。

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来源
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https://www.bilibili.com/opus/1014607584719536146

在电子设备散热中,导热硅脂扮演着至关重要的角色。然而,选择一款合适的导热硅脂并不只是看导热系数那么简单。本文将深入探讨导热硅脂的几个关键性能指标,包括热阻、BLT(粘结线厚度)、导热系数等,帮助读者全面了解导热硅脂的性能特点,从而做出更明智的选择。

热阻

热阻是指热量在暖流途径上遇到的阻力,它反映了介质或介质间的传热能力。在导热硅脂的应用中,热阻通常用来描述两个物体(如半导体器件和散热器)之间热传导的阻力。

热阻的单位通常为K/W(开尔文/瓦)或°C/W(摄氏度/瓦)。它表示的是1瓦热量所导致的温升大小。例如,如果一种导热硅脂的热阻为0.1°C/W,那么当通过1瓦的热量时,温升将为0.1°C。

导热硅脂的热阻受多种因素影响,主要包括:

  • 接触压力:接触压力越大,导热硅脂与接触面之间的接触越紧密,热阻越小。
  • 表面粗糙度:接触面的表面粗糙度越小,即越光滑,导热硅脂与接触面之间的接触面积越大,热阻也越小。

热阻与导热性能的关系

在导热硅脂中,热阻与导热性能成反比关系。即热阻越小,导热性能越好,热量传递越顺畅。这意味着在同样的温度条件下,热阻较小的导热硅脂能够更有效地将热量从热源传递到散热器上,从而提高系统的散热效率。

在电子产品散热中,导热硅脂的热阻起到了至关重要的作用。它能够将CPU等高热源产生的热量迅速传递到散热器上,从而降低设备的温度,提高系统的稳定性和性能。因此,在选择导热硅脂时,热阻是一个不可忽视的重要参数。

Bond Line Thickness,粘结层厚度

Bond Line Thickness 指的是导热硅脂在填充两个接触面之间微小间隙时,所形成的粘结层的厚度。这个厚度直接决定了热量传递的效率和效果。

BLT越小,导热硅脂在受到压力时能够保持的间隙就越小,从而能够更好地填充间隙,提高热传导效率。因此,在实际应用中,需要尽量减小BLT以获得更好的散热效果。

影响BLT的因素

  • 硅脂成分:不同成分的导热硅脂BLT不同。一般来说,BLT越低的硅脂通常含有更多的高导热填料,如金属颗粒、氧化物类、氮化物类以及碳材料等。
  • 压力:硅脂BLT随着压力的增加而减小。因此,在实际应用中,可以通过增加接触面的压力来减小BLT,从而提高热传导效率。但需要注意的是,过高的压力可能会导致硅脂被挤出接口间隙,造成污染和短路等风险。
  • 温度:温度对硅脂BLT的影响较小,但在高温环境下,硅脂的BLT可能会发生变化。因此,在选择导热硅脂时,需要考虑其耐高温性能。
  • 表面粗糙度:接触面的表面粗糙度越大,BLT通常也越大。因此,在涂抹导热硅脂之前,需要对接触面进行清洁和打磨处理,以降低表面粗糙度并减小BLT。

导热系数

导热系数是指在稳定传热条件下,1米厚的材料,两侧表面的温差为1度(K或℃)时,在1秒内通过1平方米面积传递的热量,单位为瓦/米·度(W/(m·K))。它反映了材料传导热量的能力,导热系数越大,材料的导热性能越好。

导热硅脂的导热系数范围一般在0.8~8W/(m·K)。导热系数的具体数值取决于硅脂的成分、工艺以及使用条件等多种因素。

影响导热系数的因素

  • 成分:导热硅脂的主要成分包括硅油、导热填料等。优质的导热填料如银、铜、氧化铝等,其含量和品质会直接影响导热性能。导热填料含量高且颗粒均匀、纯度高时,导热硅脂的导热系数会较高。
  • 制备工艺:制备工艺对导热硅脂的导热系数也有重要影响。通过优化制备工艺,如提高填料的分散均匀性、降低硅脂的粘度等,可以进一步提高导热系数。
  • 使用条件:环境温度对导热硅脂的导热系数有显著影响。在高温环境下,硅脂可能会出现老化、变干等情况,从而降低导热性能。此外,涂抹厚度和均匀性也会影响导热系数。涂抹过厚会增加热阻,降低散热效果;而涂抹不均匀则会导致局部热阻不一致,影响整体散热性能。

综上,导热硅脂中的热阻、BLT和导热系数是相互关联且共同影响其硅脂导热性能的重要参数。在使用中,需要根据具体的使用环境和散热需求来选择合适的导热硅脂,并根据应用需求、预算和口碑等因素进行综合评估。通过合理选择和使用导热硅脂,可以确保电子设备的散热性能得到有效提升。

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