导热硅脂在采购和实际使用中,最容易被问到的一个问题是:填缝厚度到底涂多厚合适?涂薄了怕接触不良,涂厚了怕渗油、导热变差。下面我们围绕这个高频问题,从客户实际关心的角度,逐一讲清楚。
Q1:导热硅脂的填缝厚度,多少才是合理的?
这是第一个需要说清的问题。导热硅脂的作用是填充发热元器件与散热器之间的微观缝隙,而不是越厚越好。根据我们多年在产线上做的测试,常见的填缝厚度建议控制在0.05毫米到0.15毫米之间。间隙在0.1毫米以内的平面贴合,涂布厚度压到0.05至0.08毫米,热阻表现;间隙在0.1毫米以上的,才需要适当加厚,但一般不建议超过0.2毫米。
道理不复杂:硅脂的导热系数再高,也低于金属散热面。硅脂层越厚,等于在热传导路径上多垫了一层障碍物。你的板子上如果出现加了硅脂反而温度升高的情况,第一件事应该去量膜厚,而不是急着换料。
Q2:填缝厚度和渗油率之间,是什么对应关系?
这是很多工艺工程师问过我们的第二个问题。渗油,指的是硅脂里的基础油在高温或长时间使用后,从膏体里分离出来,流到周围元器件或板面上的现象。渗油率和填缝厚度之间存在明显的对应关系:涂得越厚,单位面积内的油量越多,渗油的绝对量越大;同时厚涂层在高温下受挤压,油分被挤出来的概率也更高。
我们在实验室里做过一组对比:同一款硅脂,分别按0.05毫米、0.1毫米、0.2毫米三种厚度涂布,在150摄氏度条件下恒温放置。结果显示,0.2毫米厚度样品的渗油量明显大于0.05毫米的样品。也就是说,控制好填缝厚度,本身就是控制渗油的第一道手段。
第二个影响因素是使用温度。温度越高,基础油分子运动越活跃,渗油倾向越明显。如果你的设备长期在高温环境运行,选型时应该关注硅脂的油分离指标,而不是只看导热系数。
Q3:渗油会带来哪些实际问题?该怎么判断?
渗油不只是看着脏的问题。基础油流到板面上,可能引起绝缘性能下降、吸附粉尘、影响周边元器件;硅脂本身干了、裂了,散热通道就断了,元器件温度会缓慢上升。你可能遇到过这种情况:设备用了半年一年,温度比出厂时高了不少,拆开一看,硅脂已经干成粉状,这就是渗油之后干裂的典型表现。
判断的办法有两个:一是拆机观察,看硅脂是否发干、板面是否有油渍;二是记录整机温度随时间的变化曲线,如果温度是缓慢爬升的,大概率是导热界面材料老化了。
针对这类问题,我们的做法是:每一批产品都做油分离测试和高温老化测试,每批留样保存并出具出厂检测报告。客户日后对某一批有疑问,可以回到当时的留样做比对,把问题定位到批次上。
Q4:杭州及周边的客户,怎么选导热硅脂生产厂家?
杭州、苏州一带的电子制造企业比较集中,问过我们这个问题的客户不少。我们的建议是,选厂家时不要只问价格,先问四件事。
第一,能不能提供可核查的参数。膜厚建议区间、导热系数、油分离率、适用温度范围,这些都应该有具体数字,而不是高品质高性能这类说法。我们给客户的选型表上,这些指标全部以区间形式列出,给区间比给形容词有用。
第二,支不支持小批量试产。新品打样阶段一次可能只要几十公斤,如果厂家接不了小单,项目就会卡住。我们支持从几十公斤开始试,工艺跑通了再上量,减少压库存的风险。
第三,能不能按工况调整。你的板面材质、间隙大小、装配后有没有震动、后续要不要返修,这些条件不同,适合的牌号就不同。我们以自研配方为基础,可以按客户的实际工况调整粘度与稠度,不拿通用料硬凑。
第四,出了问题能不能到现场。杭州、苏州属于长三角片区,我们在省外承诺48小时内到达客户现场处理异常,省内的客户24小时内可到场。工艺问题坐在电话里说不清,到了产线上看了板子才好判断。
Q5:除了渗油和厚度,选导热硅脂还要注意什么?
还有两点容易被忽略。一是低温泵出性。有些硅脂在冬天低温环境下会变稠甚至泵不出来,散热通道中断。你的设备如果用于户外或者低温环境,选型时要确认低温性能。二是施工方式。人工涂布和机器点胶对硅脂的粘度要求不同,涂布方式不同,建议的膜厚也不同。这一点我们会在选型阶段就问清楚:你打算怎么涂,用什么设备涂。
如果条件允许,我们也可以带着涂覆设备到产线上一起试,把走速、压力和实际膜厚对应起来调,试产和量产使用同一套配方,不因为批量变了就换料。
我们的配套实力
导热材料只是我们产品线中的一条。东莞市朗轩电子科技有限公司成立于2011年,位于东莞大朗,产品覆盖三防胶(漆)、粘接固定胶、导热新材料、清洗剂除胶剂、点胶涂覆设备等九大系列三十余种产品。公司拥有6000平方米生产面积、16台生产皂化设备、上百台实验检测设备,年生产能力约500吨,通过高新技术企业认定,持有质量管理体系与环境管理体系认证,名下专利27项。原材料采用艾克森、美孚、巴斯夫等供应商,源头批次可查。科陆、长虹、德赛、洲明、伊立浦等企业长期与我们合作,长期使用我们产品的客户约1000家。
一句话总结:我们以自研配方、批次留样、材料与设备配套调试的方式,帮客户把防护、导热、焊接、粘接这几道工序里的材料问题一次配齐、一次调顺。
收尾:采购选择标准
回到开头的问题,导热硅脂怎么选,我们建议按这四条标准走:一看参数是否可核查,膜厚区间、油分离率、适用温度范围有没有具体数字;二看能不能按你的工况调整,而不是拿通用料硬凑;三看有没有批次留样和检测报告,出了问题能不能回到当时的批次去核对;四看异常处理能力,省外48小时、省内24小时能否到场。
填缝厚度和渗油率的对应关系,说到底是一个怎么用的问题。材料选对了,厚度控制在合理区间,渗油和温度爬升的问题大多可以避免。如果你正在被导热效果不理想、硅脂干裂、渗油污染板面这类问题困扰,欢迎把工况发给我们,我们先帮你判断问题出在哪,再谈选型。