选择热界面材料时要考虑的因素

从消费电子产品到航空航天，所有电子设备都需要主动热管理来有效地将热量从组件中散发出去。热管理的瓶颈往往是发热元件和冷却元件之间的传导。不幸的是，由于空间有限，许多电子设备无法从散热器或风扇获得足够的冷却。在这些应用中，热界面材料的性能更为重要。

从大功率计算机处理单元 (CPU) 或片上系统 (SOC) 中提取热量的最常用方法是导热膏或导热膏。虽然这些解决方案提供了高性能，但它们也有缺点。它们可能很杂乱、耗时，并且长期可靠性较差。此外，众所周知，传统的高导电 (>20 W/mK) 热界面材料 (TIM) 价格昂贵，并且存在制造困难和挑战。

TIM 的主要功能是什么？

当散热器放置在发热组件的顶部时，自然会产生气隙。这些气隙会产生高热阻，从而导致过热。 TIM 通过用导热材料代替气隙来解决这个问题。这通过降低系统中的整体热阻来创建更有效的热路径。 TIM 还可以提供电气隔离或粘合剂连接，而无需在需要时进行额外的机械紧固。

TIM 必须符合表面不规则性，否则接触层的热阻会增加。一些接触电阻是不可避免的，但任何导热材料都会比空气更有益。

虽然设计工程师希望有尽可能薄的间隙以缩短热路径长度，但有时必须保持一定的厚度才能更好地润湿或接触不规则基板。根据聚合物树脂类型、填料类型和填料负载水平，润湿能力可能不同。此外，TIM 的性能可能会因热机械性能以及应用压力、基板表面光洁度和环境而异。

选择 TIM 时要考虑的因素

外形尺寸

有许多类型的热界面材料，例如油脂、凝胶、垫、膏、胶带、相变材料 (PCM)，甚至金属。选择 TIM 时，熟悉产品及其性能非常重要。对于薄的填缝剂，通常使用油脂或 PCM，而对于厚的填缝剂，用户寻找垫、凝胶或腻子膏。

TIM 也可以分类为 TIM 1、TIM 2 或 TIM 1.5 应用程序。此分类基于它们在参考设备的裸片芯片和散热器或盖子时的使用位置。例如，TIM 1 应用在管芯芯片和散热器或盖子之间使用 TIM，其主要目的是降低接触电阻并直接从处理器散发极端热量。传统上，金属焊料用于此应用；但是今天，油脂、凝胶或 PCM 也可以使用。

另一方面，在散热器和散热器或封装级 SOC 之间应用了 TIM 2 应用。此应用通常使用较厚的 TIM，例如焊盘，因为封装级热管理不像芯片级那样极端。 TIM 2 应用可能需要返工能力和可压缩性，由于附加的散热器的需要，这允许更大的影响。

在 TIM 1.5 应用中，芯片裸片直接与冷却组件接触，无需散热器。此类 TIM 常用于移动设备。

凝胶和浆糊有时比焊盘更受欢迎，因为与焊盘相比，它们更薄的粘合线可以使它们具有更高的可压缩性和热性能。 Thermexit™ 垫通过提供出色的顺应性和热性能，为这两个问题提供了解决方案。

热导率

另一个需要考虑的重要因素是热性能。在电子设备中，有产生热量的组件和冷却组件决定了可以散发多少热量。这意味着环境温度和主动冷却组件的存在可以决定热预算。了解热预算后，您就可以决定需要哪种热界面材料，因为 TIM 可以轻松定制以满足您的热设计。

物理和机械性能

还应考虑热界面材料的机械性能，例如硬度、变形和压缩永久变形。一些用户更喜欢化合物或凝胶来保护他们的敏感成分，即使这些可分配产品可能具有稍后将讨论的缺点。为您的应用压力和间隙厚度设计找到合适的 TIM 非常重要。

电气绝缘

另一个重要因素是 TIM 是否电绝缘。当涉及到电气连续性时，一些应用程序非常敏感。与油脂、凝胶或 PCM 产品不同，大多数热间隙垫由于其相对较厚的应用而提供了出色的电气绝缘。

应用程序

选择 TIM 时，应考虑长期可靠性。今天，有许多电子设备用于需要高功率循环的极其恶劣的环境中。此外，对汽车行业的 TIM 材料进行机械振动测试也很重要。

应用因素

每个形状因数都与应用因数相关，例如施加的压力、连接方法、粘合线厚度、几何形状和环境。容易处理、环境等简单的因素很容易被忽略，但也不能忽略。

超越数据表

虽然 TIM 的数据表提供了有用的信息，但它们不应是选择 TIM 时使用的唯一资源。来自 TIM 供应商的大部分数据来自行业标准或他们自己的测试方法，以优化产品的性能。但是，同一 TIM 产品的性能会因条件而异。通常，我们会期望更高的导热率会带来更好的性能，但情况总是如此吗？此外，当较低导热系数的 TIM 可能具有足够的应用性能时，我们应该询问是否需要更高导热系数的 TIM。有时，如果在不需要它的应用中使用更高导热率的 TIM，TIM 将不会提供相同的好处。

间隙垫类型

最后，假设我们决定使用间隙垫。在考虑导热性或可压缩性之前，我们需要先了解基本特性和要求。例如，设备的应用温度将决定必要的树脂化学成分。了解设备是否需要高温有机硅 TIM 或是否可以使用替代树脂系统也很重要。一些间隙垫具有织物玻璃载体，这可能不适合某些应用。有时，仅具有正确的厚度就可以解决许多严格的散热问题。

热出口 ™解决方案

Thermexit™ 开发了高导热性间隙焊盘，可克服较厚的粘合线并优于薄粘合热界面材料。我们独特的非有机硅高温树脂可以替代有机硅树脂的化学成分并最大限度地减少油污染。我们的树脂体系也是一种非固化体系，可提供出色的长期性能。

Thermexit™ 焊盘具有高度可压缩性，可最大限度地减少接触电阻，而不会产生高力和组件应力。它们具有易于取放的应用，并且具有天然粘性，没有糊状物或凝胶的残留物或混乱。 Thermexit 提供两条产品线：Thermexit EI（电绝缘）和 Thermexit HP（高性能）。两个焊盘分别提供>15 W/mK 和 40 W/mK 的高导热率。

如需更多信息，请访问 thermexit.com 并通过 [email protected] 与我们联系。