随着电子设备变得越来越小，它们散发的热量不断增加，这些设备的正常运行需要冷却和温度控制。有机硅热界面材料 (TIM) 含有高比例的填料，具有出色的导热性，已被证明非常适合此类应用。由于它们是液体分配的，因此可以完全填充加热元件和散热器之间的间隙，以降低整体热阻。选择正确的热界面材料的目标是为组件冷却提供足够的热路径，同时满足必要的性能标准，例如粘附和/或应力减少。
Q1： 什么是热阻？它与热界面材料有何关系？
答：热阻描述了一种或多种材料堆叠的导热性能，由堆叠两侧的温差定义。热阻越低，传热效果越好。
热界面材料用于改善从电子元件到散热器的热传递。一般来说，TIM 是比空气更好的导热体。通过取代因表面固有（微米级）粗糙度而产生的绝缘气隙，TIM 能够改善电子元件和散热器之间的热流。连接伙伴之间的总体热阻主要取决于：
• 热界面材料的导热系数（TC）
• 键合线厚度 (BLT)，即连接伙伴之间使用的热界面材料的量
• 接触界面上不同类型材料之间的接触电阻（电子元件、TIM、散热器）
• 管理热界面材料对于维持电子设备的可靠性和使用寿命至关重要。
Q2：如何降低热阻以获得更好的传热效果？
答：改善传热的三种主要方法是：
• 提高热界面材料的导热系数
• 减少电子元件与散热器之间的BLT
• 通过增加固体 TIM 的安装压力或使用液体点胶 TIM 来降低接触电阻
Q3：粘合层厚度如何影响热性能？
答：一般来说，较低的粘合线会减少热量从热源中散出所必须传播的长度。因此，为了降低热阻，较薄的粘合线优于较厚的粘合线。BLT 由零件设计决定，主要取决于基板和组件堆叠的公差。一般来说：
• 粘合剂的 BLT 范围：80 μm 至 300 μm
• 间隙填充物：70 μm 至 2 mm
• 相变和润滑脂：15 μm 至 50 μm
Q4：颗粒尺寸和压力如何帮助实现正确的粘合层厚度？
答：其他限制（例如零件设计或电气绝缘）可能需要更高的 BLT。为了在生产过程中实现精确的粘合线厚度，可以添加具有精确尺寸的玻璃珠以增加可实现的最小 BLT。此外，还可以进行压力粘合线厚度测试，以更好地了解组装条件。
Q5：接触电阻如何影响热性能以及如何改进？
答：接触电阻通常取决于 TIM 与热源和散热器表面的贴合能力。较高的接触电阻通常会导致较少的热传递。对于固体材料（例如箔或固化的硅胶片），可以通过在层堆叠上使用更大的压力来改善接触电阻。
对于液体或液体分配然后固化的材料，TIM 无需高压即可轻松贴合，有助于限制电子元件上的应力。
Q6：哪些类型的泵可用于分配热界面材料？
答：由于 TIM 具有大量填充、高磨蚀性，这些材料的加工需要专门的设备来进行传输和计量。
Q7：如何为我的应用选择正确的点胶模式？
 | 答：能够实现所需性能的最简单的点胶模式是最好的。更复杂的点胶模式可能需要更长的时间来生产，并且会减少整体周期时间。 |
Q8：如何选择合适的点胶针头（锥形、直型、粒径）？
答：由于有多种类型的流体具有不同的特性，可以满足不同的应用要求，因此了解哪种类型的点胶针适合您的特定应用非常重要。使用错误的点胶针可能会导致机械损坏和停机、零件质量差以及生产过程效率低下。
最常见的点胶针是通用尖端。该针头几乎可以分配任何类型的 TIM；然而，这并不意味着它是适合您的材料或应用的最佳选择。
一个好的经验法则是，针头直径开口应至少比材料中最大颗粒大 7 至 10 倍（例如，80 μ 最大颗粒尺寸乘以 10 意味着针头直径需要至少为 800 μ）。
锥形吸头通常是用于较稠粘度流体的最佳吸头类型，因为它们可以促进流动并有助于在最短的时间内分配更多数量的精确、一致的流体沉积物。锥形尖端可让您降低气动流体分配器上的压力。这在分配填充材料时很重要，因为高压会导致填充材料在注射器筒中分离。点胶粘稠液体时使用锥形针头可以帮助操作员更快地涂抹沉积物，从而提高点胶过程的生产率。
Q9：如何混合灌封材料以确保材料质量一致？
答：由于聚合物和填料之间的粘度低且密度差（聚合物 1g/cm3与填料 4g/cm3,AL2O3），灌封材料会随着时间的推移而分离，从而使填料沉降到容器底部。为确保灌封材料发挥最佳性能，重要的是在使用前充分混合灌封材料，以保证材料均匀。
Q10：在使用前需要对材料进行脱气吗？
答：由于硅胶会吸收空气，因此建议在使用前将低粘度导热材料在真空混合器中脱气。否则，空气可能会残留在固化的有机硅中，并可能导致潜在的问题，包括可见缺陷和介电击穿。重要的是对真空混合器内的所有低粘度材料进行脱气，而不仅仅是顶层。
Q11：解冻时间如何影响性能？
答：在打开之前，将储存在 7°C (44°F) 或以下冰箱中的硅胶解冻是非常重要的。将硅胶加热至室温 22°C (71.6°F) 可能需要长达 24 小时，具体取决于包装和材料数量。如果在达到室温之前不加热硅胶并打开它，环境湿度将立即渗入硅胶，并在较高温度的硫化过程中形成气泡。这可能导致粘合性能差。
Q12：是否需要准备表面清洁处理才能获得最大的粘合性能？
答：任何粘合剂的性能都高度依赖于适当的表面处理。准备粘合表面时，请确保其清洁。污染物会削弱粘合力。确保表面干燥。潮湿的表面会带来与肮脏的表面相同的问题。有效的溶剂清洁物质是用于塑料的异丙醇和用于金属的丁酮，但需要事先验证与零件的兼容性。根据基材的不同，可能需要对部件进行一段时间的退火，以除去塑料内部的湿气。在施加粘合剂之前，基材必须恢复到室温。
对于难以粘合的基材，应使用底漆或额外的等离子处理来帮助促进粘合
Q13：粘合层厚度如何影响粘合力？
答：适当的粘合力很大程度上取决于粘合线厚度。在大多数情况下，粘合力随着粘合线厚度的减小而增加。为了保持正确的粘合线厚度，可以使用尺寸精确的玻璃珠配制热粘合剂，玻璃珠充当间隔物并有助于确保粘合线厚度控制。
Q14：什么是触变指数 (TI)？为什么它很重要？
答：触变指数 (TI) 是材料在两种不同速度下的粘度之比。它是通过在低剪切速率和高剪切速率下进行测量获得的。由于触变材料的粘度随着剪切应力的增加而下降，因此热界面材料的 TI 值表明材料在受到重力等应力时保持其形状的能力。高 TI 表明热界面材料在点胶后能够抵抗下垂或滑落。
保持其应用的位置对于热界面性能至关重要。如果热界面材料不与组件保持接触，则无法从该组件散热。
