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        解決方案

        為何需要導熱介質

        2013-01-08 11:17:14 點擊數:
        關鍵字: 導熱雙面膠;導熱硅膠片;導熱膏;導熱硅脂 ;導熱硅膠

                 可能有人會認為,CPU表面或散熱片底部都非常光滑,它們之間不需要導熱介質。這種觀點是錯誤的!由于機械加工不可能做出理想化的平整面,因此在CPU與散熱器之間存在很多溝壑或空隙,其中都是空氣。我們知道,空氣的熱阻值很高,因此必須用其他物質來降低熱阻,否則散熱器的性能會大打折扣,甚至無法發揮作用。于是導熱介質就應運而生了,它的作用就是填充處理器與散熱器之間大大小小的空隙,增大發熱源與散熱片的接觸面積。因此,熱傳導只是導熱介質的一個作用,增加CPU和散熱器的有效接觸面積才是它最重要的作用。

        1.導熱硅脂
                導熱硅脂是目前應用最廣泛的一種導熱介質,它是以硅油為原料,并添加增稠劑等填充劑,在經過加熱減壓、研磨等工藝之后形成的一種酯狀物,該物質有一定的黏稠度,沒有明顯的顆粒感。導熱硅脂的工作溫度一般在-50℃~180℃,它具有不錯的導熱性、耐高溫、耐老化和防水特性。

             在器件散熱過程中,經過加熱達到一定狀態之后,導熱硅脂便呈現出半流質狀態,充分填充CPU 和散熱片之間的空隙,使得兩者之間接合得更為緊密,進而加強熱量傳導。通常情況下,導熱硅脂不溶于水,不易被氧化,還具備一定的潤滑性和電絕緣性。
         2.導熱硅膠
                和導熱硅脂一樣,導熱硅膠也是由硅油添加一定的化學原料,并經過化學加工而成。但和導熱硅脂不同的是,在它所添加的化學原料里有某種黏性物質,因此成品的導熱硅膠具有一定的黏合力。

             導熱硅膠最大的特點是凝固后質地堅硬,其導熱性能略低于導熱硅脂。目前,市面上有兩種導熱硅膠:一種在凝固后為白色固體,另一種在凝固后為黑色帶有光澤的固體。一般廠商都習慣用第一種硅膠作為散熱片和發熱物體之間的黏合劑,它的優點是黏性非常強,可這又恰恰成了它的缺點。我們需要維修時,往往在費盡九牛二虎之力將黏合的器件和散熱器分離后,會發現兩者的接觸面上殘留大量的固體白色硅膠,這些硅膠相當難以清除干凈。

             相比之下,第二種硅膠優勢就比較明顯:一來它的散熱效率要高于第一種,二來它凝固后生成的黑色固體較脆,殘留物很容易清除。不管怎樣,導熱硅膠的導熱效能不強,而且容易把器件和散熱器黏死,因此除非特殊情況才推薦用戶采用。

        3.軟性硅膠導熱墊
                 軟性硅膠導熱絕緣墊具有良好的導熱能力和高等級的耐壓絕緣,導熱系數1.75W/mK,抗電壓擊穿值4000伏以上,是是取代導熱硅脂的替代產品,其材料本身具有一定的柔韌性,很好的貼合功率器件與散熱鋁片或機器外殼間的,從而達到最好的導熱及散熱目的,符合目前電子行業對導熱材料的要求,是替代導熱硅脂導熱膏加云母片的二元散熱系統的最佳產品。該類產品可任意裁切,利于滿足自動化生產和產品維護。                           
           
        4.
        相變導熱材料

                相變材料主要用于要求熱阻小,熱傳導效率高的高性能器件,主要用于微處理器和要求熱阻低的功率器件,以確保良好散熱.相變導熱材料在45-58℃時發生相變并在壓力作用下流進并填充發熱體和散熱器之間的不規則間隙,擠走空氣,以形成良好導熱介面.
        導熱材料也有性能參數

             由于導熱硅脂屬于一種化學物質,因此它也有反映自身工作特性的相關性能參數。我們只要了解這些參數的含義,就可以判斷一款導熱材料的性能高低。
        1.工作溫度
              工作溫度是確保導熱材料處于固態或液態的一個重要參數,溫度過高,導熱材料會因轉化為液體;溫度過低,它又會因黏稠度增加變成固態,這兩種情況都不利于散熱。導熱硅脂的工作溫度一般在-50℃~180℃。對于導熱硅脂的工作溫度,我們不用擔心,畢竟通過常規手段很難將CPU的溫度超出這個范圍。
        2.熱傳導系數
              導熱硅脂的熱傳導系數與散熱器的基本一致,它的單位為W/mK,即截面積為1平方米的柱體沿軸向1米距離的溫差為1開爾文(1K1℃)時的熱傳導功率。數值越大,表明該材料的熱傳遞速度越快,導熱性能越好。目前主流導熱硅脂的熱傳導系數均大于1.134W/mK。
        3.熱阻系數
              熱阻系數表示物體對熱量傳導的阻礙效果。熱阻的概念與電阻非常類似,單位也與之相仿(℃/W),即物體持續傳熱功率為1W時,導熱路徑兩端的溫差。熱阻顯然是越低越好,因為相同的環境溫度與導熱功率下,熱阻越低,發熱物體的溫度就越低。熱阻的大小與導熱硅脂所采用的材料有很大的關系。
        4.介電常數
              對于部分沒有金屬頂蓋保護的CPU而言,介電常數是個非常重要的參數,這關系到計算機內部是否存在短路的問題。普通導熱硅脂所采用的都是絕緣性較好的材料,但是部分特殊硅脂(如含銀硅脂等)則可能有一定的導電性?,F在許多CPU都加裝了用于導熱和保護核心的金屬頂蓋,因此不必擔心導熱硅脂溢出而帶來的短路問題。目前主流散熱器所用導熱硅脂的介電常數都大于5.1。
         5.黏度
                黏度即指導熱硅脂的黏稠度。一般來說,導熱硅脂的黏度在68左右。
         6.
        絕緣

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