导热硅脂也常叫散热硅脂、导热膏、散热膏,是一种膏状、不固化、高导热的油脂类材料,一般装在罐里,重量为: 1 kg。
多数导热硅脂不导电,可避免元件短路;同时能隔绝水汽,防止接触面氧化腐蚀。
干涸:材料自己挥发、老化变干
泵出:物理运动把硅脂挤跑了
避免导热硅脂干涸和泵出
选用高稳定性硅油和低挥发、耐泵出型导热硅脂
选用相变膏、液态金属 、烧结银 等不挥发体系
为什么导热硅脂会 “干涸”
干涸本质就是硅油变少、变干、变粉,导热能力直接崩掉。
主要原因:
1.高温长期烘烤
硅油在高温下会慢慢挥发、裂解,剩下填料变成干粉,失去流动性,也填不满缝隙。
2.材料本身太差
用了廉价硅油、低分子油,耐热差,很容易挥发干硬。
3.密封不好、长期缺氧 / 氧化
硅油被氧化变稠、变脆,干裂。
干涸后果:热阻暴增、芯片温度飙升,严重时直接过热保护。
热器和芯片在冷热循环中反复伸缩,把硅脂 “挤跑、甩干” 了
原理很形象:
芯片发热 → 膨胀
芯片冷却 → 收缩
散热器金属也跟着热胀冷缩
两者膨胀系数不一样,接触面会发生微小的相对滑动、剪切
结果就是:硅脂被从中间往边缘挤出去中间越来越薄,甚至露空气 → 热阻暴涨
这就叫 Pump-out(泵出)你说的 Pump up 一般就是指这个现象被放大、硅脂被起来 / 挤空。
.1.冷热循环剧烈
开关电源、雷达功放、CPU 频繁升降温,容易泵出。
2.硅脂太稀 / 太黏 / 油分太重
流动性太好,一剪就跑;或者硅油比例太高,容易被 “泵” 走。
3.压力不足或装配不平
压不紧、受力不均,缝隙一变化就把硅脂挤走。
4.使用时间长、循环次数多
日积月累,被推出去,中间空了。
导热硅脂的介质常数和介质强度
介电常数
就是衡量一种材料 “绝缘能力” 和 “存电能力” 的指标。
导热硅脂介电常数 3~5,说明它绝缘好、不导电、不干扰电路。
介质强度(击穿强度)
就是材料能扛住多大电压,而不被 “电击穿”、不导电、不短路。
行业常用标称:
普通导热硅脂:≥8 kV/mm
高绝缘型:10~12 kV/mm
导热硅脂和频率的关联,主要看两个参数
① 介电常数 εr —— 随频率升高略微下降
低频(kHz):介电常数偏高,比如 4.0~5.0
高频(MHz~GHz):会降到 3.0~4.0 左右
原因:材料里的性基团跟不上高频电场变化
② 损耗角正切 tanδ —— 随频率升高明显变大
这是关键的:
频率越高,硅脂越容易发热、耗损信号
普通硅脂在 GHz 频段,tanδ 可能从 0.001 涨到 0.01 甚
损耗大 = 信号衰减、相位偏移、板子发热
高频 / 射频 / 雷达场景,选低 Dk/Df 的导热材料。
参考要求:Dk<4.0、Df<0.003、介质强度≥8 kV/mm
导热材料行业里,标的几乎都是:交流介质强度(AC 击穿强度),不是直流。