导热材料培训教材

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第一部分：导热原理第二部分：常见产品第一部分：导热原理各种导热材料的导热机理与材料的内部结构有着非常密切的关系。微观上讲，固体材料的导热载体分为三种：电子、声子和光子。导热性能金属材料（大量自由电子的运动）非金属材料（晶格的热振动－格波）热辐射（光的散射、衍射、吸收等）第一部分：导热原理对界面材料的热传导（见图1），其遵循最基本的傅立叶定律：

Q=KA△T/d,

R=A△T/Q

其中Q:热量，WK:导热率，W/mk

A：接触面积

d:热量传递距离△T：温度差R:热阻值将上面两个公式合并，可以得到：R=d/K（理想公式，没有完全光滑的平面）。因为K值是不变的，可以看出热阻R值同材料厚度d是成正比。也就说材料越厚，热阻越大。第一部分：导热原理图1.界面填充后散热示意图(a)粗糙界面(b)填充后界面第一部分：导热原理导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K,℃）,在1秒内，通过1平方米面积传递的热量，单位为W/mK，又称为热导率：1、导热系数K是材料本身的固有性能参数，用于描述材料的导热能力。2、这个特性跟材料本身的大小、形状、厚度都是没有关系的，只是跟材料本身的成分有关系。3、不同成分的导热率差异较大，导致由不同成分构成的物料的导热率差异较大。第一部分：导热原理热阻单位为（℃/W）或（K/W），是指阻止热量通过一个界面或一种材料传输的阻力大小：我们设计产品的目标即是使得有效热阻最小化，而有效热阻R＝BLT/K+Rc，其中，BLT－导热材料或者两个表面之间的缝隙或区域厚度、K－导热材料导热系数、Rc－接触热阻。产生接触热阻的主要原因是，任何外表上看来接触良好的两物体，直接接触的实际面积只是交界面的一部分，其余部分都是缝隙。热量依靠缝隙内气体的热传导和热辐射进行传递，而它们的传热能力远不及一般的固体材料。第一部分：导热原理导热系数反映的是物质在单位体积下的导热能力。实际上它反映了物质导热的固有能力。这种能力是由物质的原子或分子结构决定的。热阻其实是导热系数与物体的几何形状相结合而体现的该形状物体的导热能力。对非均匀厚度的物体，均匀热流密度的热流通过物体后，两端任意两点的温度差可能是不同的。比如：同一种材料，截面积相同、长度不同的柱体，它们的导热系数是相同的，而它们两对面的热阻是绝不同的。同一种材料，设计成不同的形状，则不同几何结构之间，它们的两个对面的热阻可能相同。谈热阻，必须要明确这一点：热阻必须是指定的两个点之间的热阻，并且两点之间没有其它的热源。它反映的是特定两点间的导热能力。就是说，给定了热阻值，同时必须明确给出计量的起点和终点。偏离了这两个位置点，这个热阻值就没有意义了。第一部分：导热原理1、同样的材料，导热率是一个不变的数值，而热阻值是会随厚度发生变化的。

2、同样的材料，厚度越大，可简单理解为热量通过材料传递出去要走的路程越多，所耗的时间也越多，效能也越差。

3、对于导热材料，选用合适的导热率、厚度是对性能有很大关系的。选择导热率很高的材料，但是厚度很大，也是性能不够好的。最理想的选择是：导热率高、厚度薄，完美的接触压力保证最好的界面接触。4、使用什么导热材料给客户，理论上来讲是很困难的一件事情。很难真正的通过一些简单的数据，来准确计算出选用何种材料合适。更多的是靠测试和对比。5、专业的用户，会更关注材料的热阻值。6、运用热阻来比较产品，必须知道其工作条件（系统值）。第五部分：常见产品热传导性材料：提供适当的散热途径以维持元器件与功率组件于适当的温度中工作第五部分：常见产品有机硅热传导性材料的特性：1、导热而绝缘2、低表面张力，易保持与功率组件和与散热片表面完整致密的接触，以防止界面接触热阻上升3、较宽广的应用温度范围4、低应力，可解决不同膨胀系数材料之间的匹配问题5、具有多种不同形式的产品，可搭配使用第五部分：常见产品市售的导热类产品主要有以下几大类：导热产品导热硅脂，如信越746、道康宁DC340、SC102导热灌封胶，如LordSC309

导热垫片，如道康宁TP-1500粘接剂，如道康宁SE9189、信越KE3493相变材料，如PC2500第五部分：常见产品导热硅脂：1、不需固化、不流动的膏状物2、使用在非永久固定的散热器与功率组件之间，需要对散热器进行机械式固定3、常用于CPU、电源等散热第五部分：常见产品导热灌封胶：1、需固化，固化后为橡胶或凝胶2、低应力、减震3、常用于高压变压器、电源模块等灌封第五部分：常见产品粘接剂：1、需固化，固化后为形成永久粘接2、低应力、可消除不同膨胀系数材料之间的应力3、常用于固定散热器、高功率元器件、或粘接高功率线路与散热底板第五部分：常见产品导热垫片：1、为预成型凝胶片材，可在室温下保存2、可预成型为各种形状、大小与厚度3、可重复使用4、常应用于较大不平整面之间第二部分：常见产品相变材料：1、为预成型片材2、在温度变化过程中，由固态转变为液态而保持与功率组件与散热片表面完整致密的接触，防止接触热阻上升3、常用于CPU散热第五部分：常见产品

导热硅脂导热系数（W/mK）公司0.5-1.01.0-1.51.5-2.02.0-2.52.5-3.03.0-3.53.5-4.0信越G746（0.77）G747（1.03）G777（3.1）

G775（3.6）X-23-7783D（3.5）X-23-7762（4.0）道康宁(耐高温较差)DC340（0.59）SC102（0.8）SE4490CV（1.7）TC-5026（2.6）TC-5021（3.3）TC-5022（4.0）可固化，金属导热TC-5121（3.3）回天(实测)0111F(1.07)0112(1.56)0113(2.05)第二部分：常见产品双组份加成型灌封胶导热系数（W/mK）公司信越道康宁回天(实测)Lord安品（实测）0.3-0.5KE1204（0.3）DC170（0.4）CN8760（0.4）6299HY（0.48）0.5-0.8KE132（0.61）DC160（0.58）5299（0.63）对标KE132（0.61）KE1861（0.83）Q3-3600（0.77）5295（0.68）SC303（0.8）AP905（0.70）0.8-1.1KE1223（1.05）SE4410（0.92）SC309（1.0）第五部分：常见产品单组份硅胶导热系数（W/mK）公司0.2-0.40.4-0.60.6-0.90.9-1.01.0-1.51.5-2.02.0-2.5信越KE4560（0.69）KE3493（1.6）X-32-2020（1.9）KE1862(0.83)道康宁SE9189(0.84)SE4400（0.92）SE4450（1.97）SE9184CV（0.84）SE4402CV（0.92）回天(实测)HT-906T（0.22）HT-906Z电源（0.61）对标9189（0.8）HT-906W（0.35）HT-916（0.58）第五部分：常见产品关键参数：1、导热系数（最直观的参数）主要的测试方法、标准：

ASTME1461-07—用闪光法测定固体热扩散率

ASTMD5470-01—用于测试薄导热固态电绝缘材料热传导性质的表征测试

HotDisk测试方法（道康宁）—ISO22007导热率和热扩散率的测定测试方法不同，结果可能相差较大2、热阻（对比数值）主要的测试方法、标准：ASTMD5470-01第五部分：常见产品关键参数：3、针入度（外观指标）与粘度不同，它体现的更多是膏状物的稠度一般在200～400之间针入度低，涂布困难