BERGQUIST热界面材料选型指南：满足多样化电子散热需求

在电子设备的设计中，热管理是一个至关重要的环节。有效的热管理能够确保电子设备在各种环境下稳定运行，延长其使用寿命。BERGQUIST作为热界面材料领域的领导者，提供了丰富多样的产品，以满足不同应用场景的需求。本文将详细介绍BERGQUIST热界面材料的相关信息，帮助电子工程师更好地进行选型。

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一、Henkel公司优势

Henkel作为全球领先的胶粘剂、密封剂和功能性涂料解决方案提供商，在电子行业拥有深厚的历史和丰富的经验。其BERGQUIST热管理产品具有诸多优势：

• 全球支持：在北美、亚洲和欧洲均设有分支机构，销售团队遍布30个国家，能够为全球客户提供及时的服务和支持。
• 创新能力：不断投入大量时间和资金进行研发，许多BERGQUIST热解决方案是应特定客户需求而开发的，能够满足不断变化的市场需求。
• 广泛的产品组合：涵盖了LOCTITE®、TECHNOMELT®和BERGQUIST®等多个品牌的产品，为客户提供了更多的选择。
• 研发实力：在全球拥有超过10个研发中心，由3000名设计和应用专业人员组成的团队，确保了产品的高性能和可靠性。

二、热性能相关概念

热导率

热导率（$k$）是材料的固有属性，它表示单位时间内通过单位面积的热量，与单位厚度上的温度差成正比。公式为$k=frac{d q cdot z}{d t cdot A cdot Delta T}$。热导率越高，材料传导热量的能力越强。

热阻

热阻（$R{theta}$）是指材料对热流的阻碍作用，它与材料的厚度有关，公式为$R{theta}=frac{2}{k}$。热阻越小，热量传递越容易。

热阻抗

热阻抗（$Z{theta}$）是特定组件的属性，它衡量了两个表面之间的温度差与稳态热流的比值，公式为$Z{theta}=frac{z}{k cdot A}+R_{i}$。热阻抗受面积、厚度、压力、时间和测量方法等因素影响。

三、各类热界面材料介绍

1. GAP PAD® 导热材料

GAP PAD® 系列产品旨在满足电子行业对界面材料更高贴合性、更高热性能和更易应用的需求。

• 特点：低模量聚合物材料，有玻璃纤维/橡胶载体或非增强版本；采用特殊填料，能实现特定的热性能和贴合特性；高度贴合不平整和粗糙表面；具有电绝缘性；一侧或两侧有自然粘性，并带有保护衬垫；有多种厚度和硬度可供选择；热导率范围广泛；有片材和模切件等形式。
• 优点：消除气隙，降低热阻；高贴合性减少界面电阻；低应力减震；抗穿刺、剪切和撕裂；易于材料处理；简化应用；与自动化点胶设备兼容。
• 应用场景：适用于电子、汽车、医疗、航空航天和国防等领域，如IC与散热器或机箱之间、半导体与散热器之间等。

2. Gap Filler 液体填充材料

Gap Filler 是一种可分配的液体聚合物材料，具有独特的特性，专为热管理设计和组件组装提供灵活性。

• 特点：超低模量，在组装过程中对组件产生的应力极小；能很好地贴合复杂的几何形状，填充小的气隙、裂缝和孔洞，降低热阻；提供单一解决方案，适用于多种应用；材料使用效率高，可通过手动或半自动点胶工具直接应用到目标表面，使用自动化点胶设备可进一步提高材料利用率；具有可定制的流动特性，可根据客户需求调整。
• 应用场景：适用于电源、电信、数字和汽车等领域，可替代垫片、油脂或灌封化合物。

3. 热界面化合物（TIC）

TIC 产品在组装压力下会流动，以润湿热界面表面，产生极低的热阻抗。

• 特点：具有多样化的热和电特性，关键选择标准包括粘度、体积电阻率、热导率、热性能和填料尺寸。
• 优点：低界面电阻；低热阻抗；抗滴落；适用于丝网印刷应用；无需后“固化”处理。
• 应用场景：适用于高功率密度应用，如CPU、GPU、IGBT等。

4. HI - FLOW 相变界面材料

HI - FLOW 相变材料是替代油脂作为CPU或功率器件与散热器之间热界面的理想选择。

• 特点：在室温下像SIL - PAD材料一样易于处理，但在设计的相变温度下像油脂一样流动；具有与油脂相当的热性能；热导率相变化合物；有铝、薄膜或玻璃纤维载体以及非增强版本；低挥发性；易于在制造环境中处理和应用；室温下有粘性或无粘性。
• 优点：无脏乱问题，材料的触变特性防止其流出界面；易于处理，室温下有粘性或无粘性；无需保护衬垫；高热性能确保CPU可靠性；不吸引污染物；易于材料处理和运输；简化应用过程。
• 应用场景：适用于消费和工业电子、汽车、医疗、航空航天和电信等领域，如UPS和SMPS电源、CPU与散热器之间等。

5. SIL PAD® 导热绝缘材料

SIL PAD® 弹性体热界面材料已经有超过25年的历史，是云母、陶瓷或油脂的清洁高效替代品。

• 特点：采用经过验证的硅橡胶粘合剂；有玻璃纤维、介电薄膜或聚酯薄膜载体；使用特殊填料以实现特定的性能特性；灵活且贴合；有增强材料以抵抗刺穿；有多种厚度可供选择；热导率和介电强度范围广泛。
• 优点：优异的热性能；消除油脂的脏乱问题；比云母更耐用；比陶瓷成本更低；抗电气短路；易于清洁和应用；在时间和压力作用下，热阻会降低；适用于当今的高发热紧凑型组件；具有特定的界面性能，满足不同需求；“总应用成本”高效。
• 应用场景：几乎应用于电子行业的所有组件，如功率晶体管、CPU等与散热器或导轨之间的界面，用于隔离电气组件和电源与散热器和/或安装支架。

6. BOND - PLY 和 LIQUI - BOND 胶粘剂

• BOND - PLY 胶带：有压敏胶粘剂或层压形式，具有导热和电绝缘性能，有助于解耦具有不匹配热膨胀系数的粘结材料。
• LIQUI - BOND 液体胶粘剂：是高性能的导热液体胶粘剂，形成原位弹性体，适用于将“热”电子组件与相邻的金属外壳或散热器耦合。

四、选型建议

在选择合适的热界面材料时，电子工程师需要考虑多个因素，如应用场景、热性能要求、电气性能要求、机械性能要求等。以下是一些具体的选型建议：

• 对于高功率密度应用：如CPU、GPU等，可选择热导率高的材料，如BERGQUIST® TGR 4000热界面化合物或BERGQUIST® GAP PAD® TGP 6000ULM导热材料。
• 对于对压力敏感的组件：可选择超低模量的材料，如BERGQUIST® GAP FILLER TGF 1000液体填充材料或BERGQUIST® HI - FLOW THF 700UT相变界面材料。
• 对于需要电气隔离的应用：可选择具有良好电绝缘性能的材料，如BERGQUIST® SIL PAD® TSP A2000导热绝缘材料。
• 对于需要粘结的应用：可选择BOND - PLY胶带或LIQUI - BOND液体胶粘剂。

五、总结

BERGQUIST提供了丰富多样的热界面材料，能够满足电子工程师在不同应用场景下的热管理需求。通过深入了解各种材料的特点和性能，结合具体的应用需求，工程师可以选择最合适的热界面材料，确保电子设备的稳定运行和高性能表现。在实际应用中，还需要进行充分的测试和验证，以确保所选材料能够达到预期的效果。

希望本文能够为电子工程师在热界面材料的选型和应用方面提供有益的参考。如果你在热管理方面有任何问题或需要进一步的帮助，欢迎随时与Henkel的专业团队联系。