導熱膏、粘合劑、化合物和絕緣熱界面——目的和應用

為了提高從需要有效冷卻的表面到設計用於回收該熱量的設備的熱傳遞質量，使用了所謂的熱界面。

熱界面是一層，通常是多組分導熱化合物，通常是糊狀物或化合物。

當今最流行的熱接口是用於計算機中微電子元件的熱接口：用於處理器、視頻卡芯片等。熱接口廣泛應用於其他電子產品，其中功率電路也經歷高熱，因此需要高效和高質量的冷卻......熱接口也適用於所有類型的供熱系統。

以一種或另一種方式，各種導熱化合物被用於電力電子、無線電電子、計算和測量設備的生產，以及帶有溫度傳感器的設備等，也就是說，通常有被工作電流或通過其他方式。具有良好的散熱性。今天有以下形式的熱界面：漿料、膠水、化合物、金屬、墊圈。

導熱膏

導熱膏或簡稱導熱膏是現代導熱界面的一種非常常見的形式。它是一種多組分塑料混合物，具有良好的導熱性。導熱膏用於降低兩個接觸表面之間的熱阻，例如芯片和散熱器之間的熱阻。

得益於導熱膏，散熱器和冷卻表面之間的導熱率較低的空氣被導熱率明顯更高的膏體所取代。

最常見的俄羅斯製造的焊膏是 KPT-8 和 AlSil-3。 Zalman、Cooler Master 和 Steel Frost 膏體也很受歡迎。

對導熱膏的主要要求是它具有盡可能低的熱阻，隨著時間的推移和在整個工作溫度範圍內穩定地保持其特性，易於塗抹和清洗，並且在某些情況下它有合適的才有用 電絕緣性能.

導熱膏的生產與使用最好的導熱成分和導熱係數足夠高的填料有關。

基於鎢、銅、銀、金剛石、鋅和氧化鋁、鋁和氮化硼、石墨、石墨烯等的微分散和納米分散粉末和混合物。

糊狀物中的粘合劑可以是礦物油或合成油、各種混合物和低揮發性液體。存在粘合劑在空氣中聚合的導熱膏。

碰巧為了增加膏體的密度，在其成分中加入易汽化的成分，使得膏體在塗抹時呈液態，然後變成具有高密度和導熱性的熱界面。這種類型的導熱性組合物具有在正常操作5至100小時後達到最大導熱性的特性。

有在室溫下呈液態的金屬基糊劑。這種漿料由純鎵和銦以及以它們為基礎的合金組成。

最好和最昂貴的漿料是用銀製成的。基於氧化鋁的漿料被認為是最佳的。銀和鋁為最終產品提供了最低的熱阻。陶瓷基糊劑更便宜，但效果也較差。

最簡單的導熱膏可以將普通石墨鉛筆的鉛粉混合在砂紙上摩擦幾滴礦物潤滑油製成。

如上所述，導熱膏的常見用途是在電子設備中用作熱界面，需要並應用在發熱元件和散熱結構之間，例如處理器和冷卻器之間。

使用導熱膏時要注意的主要事項是將層的厚度保持在最低限度。為此，必須嚴格遵守粘貼製造商的建議。

在兩個部件的熱接觸區域塗上一點糊狀物，然後在將兩個表面壓在一起的同時簡單地弄碎。因此，糊狀物將填充表面上最小的凹坑，並有助於形成均勻的環境，以便將熱量分佈和傳遞到外部。

導熱矽脂適用於冷卻電子設備的各種組件和組件，其釋放的熱量高於特定組件的允許值，具體取決於特定外殼的類型和特性。開關電源的微電路和晶體管、圖片燈設備的線性掃描儀、聲學放大器的功率級等。它們是使用導熱膏的常見地方。

熱轉印膠

當由於某些原因無法使用導熱膠時，例如由於無法用緊固件將組件緊密地壓在一起，他們求助於使用導熱膠。散熱器簡單地粘在晶體管、處理器、芯片等上。

連接結果是密不可分的，因此需要高度精確的方法並遵守正確和高質量粘合的技術。如果違反該技術，熱界面的厚度可能會變得非常大，並且接頭的導熱性會惡化。

導熱灌封混合物

當除了高導熱性外，還需要氣密性、電氣和機械強度時，冷卻模塊只需填充可聚合混合物，該混合物旨在將熱量從加熱組件傳遞到設備外殼。

如果冷卻模塊必須散發大量熱量，那麼化合物還必須具有足夠的耐熱性和熱循環性，並能夠承受模塊內部溫度梯度產生的熱應力。

低熔點金屬

基於用低熔點金屬焊接兩個表面的熱接口越來越受歡迎。如果該技術應用得當，有可能獲得創紀錄的低熱導率，但該方法複雜且存在許多局限性。

首先，有必要根據材料對配合面進行定性準備以進行安裝，這可能是一項艱鉅的任務。

在高科技行業中，可以焊接任何金屬，儘管其中一些需要特殊的表面處理。在日常生活中，只有適合鍍錫的金屬才會被定性結合：銅、銀、金等。

陶瓷、鋁和聚合物根本不適合鍍錫，它們的情況更複雜，在這裡不可能實現零件的電流隔離。

在開始焊接之前，必須清除未來要連接的表面上的任何污垢。重要的是要有效地清除腐蝕痕跡，因為在低溫下助焊劑通常無濟於事。

通常使用酒精、乙醚或丙酮進行機械清潔。為此，有時會在熱接口封裝中使用硬布和酒精擦拭布。必須戴手套進行這項工作，因為手上的油脂肯定會降低焊接質量。

焊接本身必須加熱並符合製造商指定的強度。一些工業熱接口要求將連接部件強制預熱至 60-90 °C，這對一些敏感的電子元件來說可能是危險的。初始加熱通常用吹風機完成，然後通過工作裝置的自加熱完成焊接。

這種類型的熱界面以熔點略高於室溫的榮耀箔形式以及糊狀形式出售。例如，箔形式的菲爾茲合金的熔點為 50°C。糊狀的加林斯坦在室溫下熔化。與箔不同，焊膏更難使用，因為它們必須很好地嵌入要焊接的表面，而箔只需要在組裝過程中適當加熱即可。

絕緣墊片

在電力電子產品中，通常需要傳熱元件和散熱元件之間的電氣隔離。因此，當導熱膏不適用時，可使用矽膠、雲母或陶瓷基板。

柔性軟墊由矽膠製成，硬墊由陶瓷製成。有基於覆蓋有薄陶瓷層的銅或鋁板的印刷電路板，其上塗有銅箔痕跡。

通常這些是單面板，在軌道的一側，另一側有一個用於連接散熱器的表面。

此外，在特殊情況下，生產功率元件時，外殼的金屬部分會立即覆蓋一層環氧樹脂。

熱界面的使用特點

在應用和移除熱界面時，必須嚴格遵循其製造商以及冷卻（冷卻）設備製造商的建議。在使用導電熱界面時要特別小心，因為它的多餘部分會進入其他電路並導致短路。