为了防止芯片组或系统因热而误操作,在该热源上贴上防热板,降低温度,这时在热源和防热板之间,帮助顺畅热移动的物质就是热导体。
热(heat)通过传导、对流、辐射移动。
- 传导:导热。热从高温到低温通过物质移动的现象
- 对流:热对流。传热现象
- 辐射:热辐射。热向电磁波形态移动的现象
一般的防热方式是利用这种原理,如果在芯片组上贴上了导热体和防热板,那么通过导热体的“导电”和通过防热板的“复制”,还有通过防热板周围的热空气引起的“对流”成为移动热的方法。
如果不控制电子设备内部的热量,可能会导致性能下降、产品寿命缩短,甚至引发爆炸或火灾。
安装在PCB上的半导体器件(IC、晶体管等)和电容、电阻等元件都指定了可用温度,超过这些温度可能会停止工作或破坏部件。因此,需要采取防热措施,使其在规范规定的温度范围内运行。
特别是随着技术的发展,半导体的小型化和集成化(线宽减少等)导致发热增加,再加上PCB上的高密度安装,热量转移到其他发热较少的部件,从而产生PCB整体温度上升的连锁效应,因此散热和热控制是非常重要的问题。
此外,一些高性能二次电池(如锂离子电池)在运行过程中很容易过热,甚至会引发火灾或爆炸,因此需要采取防热措施来保持温度在标准值以内。
散热是将热源(Heat source)产生的热量通过热界面材料(Thermal interface material)传递到散热板(Heatsink)并辐射到大气中,热界面和散热板的材料和性能、为顺畅的空气流动设计散热等是重要因素。
为了防止芯片组或系统因热而误操作,在该热源上贴上防热板,降低温度,这时在热源和防热板之间,帮助顺畅热移动的物质就是热导体。
热(heat)通过传导、对流、辐射移动。
一般的防热方式是利用这种原理,如果在芯片组上贴上了导热体和防热板,那么通过导热体的“导电”和通过防热板的“复制”,还有通过防热板周围的热空气引起的“对流”成为移动热的方法。
为了在热源和防热板之间顺畅地传递热量,导热体需要具备的几个条件如下。
代表性的导热体“硅橡胶垫(Silicone Thermal Pad)”是贴在芯片组或PCB上,在上面按防热板,适合使用的材料。硅特有的粘着性和弹性,有助于减少空气差距。但是,因为在隔热材料硅中加入了导热性陶瓷粉末,所以导热率不太好。一般铜的热传导率为385W/mK,铝为205W/mK,相比之下,热垫是1~5W/mK左右,几乎感觉不到热量。但是,因为粘着性很好,所以厚度薄的话很有效,也是热传导体市场中使用多的材料之一。
热源本身较宽,发热部偏向一边时,导热体迅速分散(扩散)利用热导体整体面积移动热量是有效的。热喷雾剂是指通过上部的防热板传达热量的垂直导热率与热垫相等或稍微高一些,而水平导热率则比热垫高很多,分散热点,扩散热量的能力非常强的材质。例如,石墨片的导热系数垂直约5~8W/mK,水平约400~800W/mK。
导热体的种类很多,代表性的用途和优缺点如下。
硅中加入导热性陶瓷粉末(氧化铝、BN等)凝固,一般厚度为0.5~10mm左右,导热度为1~5W/mK左右。两面有粘性,容易附着在被附着物上。