封裝材料選項(xiàng)

　　例如，聚氨酯材料提供優(yōu)異的柔韌性，特別是在低溫下，相對(duì)于環(huán)氧樹脂類來說是一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。有機(jī)硅樹脂也可以在低溫下提供這種靈活性，并提供優(yōu)異的高溫性能，超過其他現(xiàn)有的化學(xué)成分。有機(jī)硅產(chǎn)品通常也更昂貴。

　　環(huán)氧樹脂類非常堅(jiān)固，在各種惡劣環(huán)境中提供卓越的保護(hù)。它們是具有低熱膨脹系數(shù)的剛性材料，并且在一些情況下可以在產(chǎn)品中加入一定程度的柔性。封裝樹脂的加入可以為各種應(yīng)用產(chǎn)生大量的具有定制性能的產(chǎn)品;因此，建議與相關(guān)材料供應(yīng)商詳細(xì)討論應(yīng)用。

　　應(yīng)用屬性

　　不管選擇的散熱產(chǎn)品的類型如何，還有一些關(guān)鍵屬性也必須考慮。這些可以是相當(dāng)簡(jiǎn)單的參數(shù)，例如設(shè)備的操作溫度、電氣要求或其他限制條件，如粘度、固化時(shí)間等。

　　其他參數(shù)對(duì)于設(shè)備來說更為重要，而僅僅一個(gè)數(shù)值可能不足以選定正確的產(chǎn)品。 熱導(dǎo)率是一個(gè)主要的例子。熱導(dǎo)率單位為瓦/米·度(W/m·K)，代表材料的熱傳導(dǎo)能力。堆積導(dǎo)熱率值建立在大多數(shù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)表上，可以很好地反映預(yù)期的熱傳導(dǎo)水平，從而可以比較不同的材料。

　　但是，只依賴堆積導(dǎo)熱率值不一定會(huì)有最有效的熱傳遞。

　　熱阻的單位是K·m2 /W，是熱導(dǎo)率的倒數(shù)，它考慮了界面厚度。盡管度量標(biāo)準(zhǔn)取決于接觸面和施加的壓力，但是可以遵循一些一般規(guī)則來確保熱阻值最小，從而將傳熱效率最大化。

　　例如，相比在界面處使用的傳熱化合物，金屬散熱器具有更高的熱導(dǎo)率，所以只需要使用薄薄的一層該化合物。在這種情況下，增加厚度只會(huì)增加熱阻。使用圖3中的公式，就可以比較出使用50 μm的熱膠和0.5毫米厚度的導(dǎo)熱墊產(chǎn)生的熱阻差異。因此，較低的界面厚度和較高的熱導(dǎo)率可以最大程度地改善熱傳遞。

　　圖3. 了解熱阻公式是選擇最佳熱材料時(shí)所必需的。

　　應(yīng)用方法

　　我們?cè)诋a(chǎn)品選擇中需要考慮另一個(gè)重要因素 - 散熱管理材料的應(yīng)用。 無論是封裝化合物還是界面材料，導(dǎo)熱介質(zhì)中的任何間隙都會(huì)導(dǎo)致散熱速率的降低。

　　對(duì)于導(dǎo)熱封裝樹脂來說，成功的關(guān)鍵是確保樹脂可以在單元周圍流動(dòng)，包括進(jìn)入任何小間隙。這種均勻的流動(dòng)有助于去除任何氣隙，并確保在整個(gè)單元中不產(chǎn)生熱量。為了實(shí)現(xiàn)這種應(yīng)用，樹脂需要正確的導(dǎo)熱性和粘度。通常，隨著樹脂的導(dǎo)熱性增加，粘度也增加。

　　對(duì)于界面材料來說，產(chǎn)品的粘度或應(yīng)用時(shí)可能的最小厚度對(duì)熱阻有很大的影響。因此，與具有較低堆積導(dǎo)熱率、較低粘度的產(chǎn)品相比，高導(dǎo)熱性、高粘度的化合物雖然不能均勻地?cái)U(kuò)散到表面上，但是具有較高的耐熱性和較低的散熱效率值。為了將傳熱效率最大化，用戶需要解決堆積導(dǎo)熱率、接觸電阻、應(yīng)用厚度和工藝。

　　表2突出了需要考慮這些要求。通過測(cè)量使用中的發(fā)熱裝置的溫度，比較散熱的潛在差異。這些結(jié)果是基于一名終端用戶的工作得出的，其所有產(chǎn)品都是熱界面材料，使用相同厚度，使用相同的方法。

　　表2. 如Cree XLamp LED所示，導(dǎo)熱接口材料特性直接影響LED器件的溫度。

　　從表中可以清楚地看出，較高體積熱導(dǎo)率12.5 W/m·K與較低的1.4 W/m·K相比，不一定會(huì)有更有效的散熱。這個(gè)原因可能是加工方法不適合該產(chǎn)品、該產(chǎn)品不易于應(yīng)用、或者該產(chǎn)品不是為該特定應(yīng)用設(shè)計(jì)的。無論什么原因，它突顯了產(chǎn)品應(yīng)用和產(chǎn)品選擇的重要性;通過找到這兩個(gè)參數(shù)的正確平衡，可以實(shí)現(xiàn)最大的傳熱效率。

　　回顧圖2“LED性能與壽命”中的原始數(shù)據(jù)，并以上述結(jié)果為例，可以得出結(jié)論：散熱管理材料的使用和正確選擇很重要。舉表2中的產(chǎn)品#2。在測(cè)試應(yīng)用程序中，將工作溫度降低了20%。如果對(duì)所討論的LED實(shí)現(xiàn)類似的降低百分比，則通過將工作溫度從85℃降低至68℃，效率可以大大提高，類似地，壽命從95000小時(shí)提高到12萬小時(shí)。這是一個(gè)很大的改進(jìn)。

　　然而，當(dāng)您將把上面的情況與表2中的產(chǎn)品#4進(jìn)行比較時(shí)，通過降低更多的工作溫度，可以將效率提高大于3%，壽命從95000小時(shí)增加到14萬小時(shí)。因此，通過選擇正確的產(chǎn)品并使用最佳工藝，用產(chǎn)品#4代替產(chǎn)品#2時(shí)，壽命可以進(jìn)一步提高15-20%。

　　隨著電子工業(yè)的迅速發(fā)展，更具體地說在LED應(yīng)用中，材料技術(shù)也必須滿足越來越高的散熱要求。該技術(shù)現(xiàn)在也被轉(zhuǎn)移到封裝化合物中，為產(chǎn)品提供更高的填料負(fù)載，從而提高導(dǎo)熱性以及改善流動(dòng)性。