導(dǎo)熱膠技術(shù)教程

1、http:/www.es- 導(dǎo)熱膠基礎(chǔ)教程導(dǎo)熱膠基礎(chǔ)教程 http:/www.es- 導(dǎo)熱技術(shù)在電子行業(yè)的應(yīng)用導(dǎo)熱技術(shù)在電子行業(yè)的應(yīng)用 http:/www.es- 內(nèi)容內(nèi)容 為什么需要導(dǎo)熱技術(shù)為什么需要導(dǎo)熱技術(shù) 熱傳導(dǎo)知識熱傳導(dǎo)知識 導(dǎo)熱工藝導(dǎo)熱工藝 傳統(tǒng)工藝傳統(tǒng)工藝-無粘結(jié)劑無粘結(jié)劑 導(dǎo)熱膠工藝導(dǎo)熱膠工藝 導(dǎo)熱膠的固化和產(chǎn)品選擇導(dǎo)熱膠的固化和產(chǎn)品選擇 客戶關(guān)心的問題客戶關(guān)心的問題 http:/www.es- 為什么需要導(dǎo)熱技術(shù)為什么需要導(dǎo)熱技術(shù) z線路板設(shè)計線路板設(shè)計 y更小的元器件更小的元器件 y更緊密的元器件排布空間更緊密的元器件排布空間 y更強功能的元器件更強功能的元器件 z工件的正常

2、運作受溫度的限制工件的正常運作受溫度的限制 z高溫會導(dǎo)致材料電阻率的升高高溫會導(dǎo)致材料電阻率的升高 y降低元器件的工作效率降低元器件的工作效率 z工作在高溫狀態(tài)會縮短工件的使用壽命工作在高溫狀態(tài)會縮短工件的使用壽命 http:/www.es- 熱傳導(dǎo)知識熱傳導(dǎo)知識 z熱傳導(dǎo)的途徑熱傳導(dǎo)的途徑 y對流傳導(dǎo)對流傳導(dǎo) y接觸傳導(dǎo)接觸傳導(dǎo) y輻射傳導(dǎo)輻射傳導(dǎo) z通過散熱片的接觸傳導(dǎo)使電子元器件有效通過散熱片的接觸傳導(dǎo)使電子元器件有效 散熱是最通用的導(dǎo)熱技術(shù)散熱是最通用的導(dǎo)熱技術(shù) http:/www.es- 熱傳導(dǎo)知識熱傳導(dǎo)知識 z影響熱傳導(dǎo)的因素影響熱傳導(dǎo)的因素: y溫度差溫度差 y接觸表面積接觸表面

3、積 y導(dǎo)熱介質(zhì)厚度導(dǎo)熱介質(zhì)厚度 y導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù) PC Board Heat Slug Thermal Grease Thermal Plate Thermal Grease Heatsink or Heatsink Fan Assembly PENTIUM CLASS PROCESSOR300 MHz 43 Watts Silicon Die BGA Package SYSTEM INTEGRATOR PROCESSOR MANUFACTURER Example Thermal Analysis Diagram http:/www.es- 熱傳導(dǎo)知識熱傳導(dǎo)知識 z導(dǎo)熱系數(shù)的單位導(dǎo)熱系數(shù)的單

4、位: y公制單位公制單位: W/m-oC 或或 W/m-oK y英制單位英制單位: BTU-in/hr-ft2-oF http:/www.es- 熱傳導(dǎo)知識熱傳導(dǎo)知識 z常見材料的導(dǎo)熱系數(shù)常見材料的導(dǎo)熱系數(shù)(W/m-K) y空氣空氣 0.024 y水水0.556 yPVC塑料塑料0.14 y鋁鋁204 y銀銀419 http:/www.es- 傳統(tǒng)工藝傳統(tǒng)工藝-無粘結(jié)劑無粘結(jié)劑 z機械緊固機械緊固 z應(yīng)用導(dǎo)熱油脂的機械緊固應(yīng)用導(dǎo)熱油脂的機械緊固 z應(yīng)用導(dǎo)熱墊片的機械緊固應(yīng)用導(dǎo)熱墊片的機械緊固 z有粘結(jié)性能的導(dǎo)熱墊片有粘結(jié)性能的導(dǎo)熱墊片 http:/www.es- 機械緊固機械緊固 卡子卡子螺栓

5、螺栓 http:/www.es- 機械緊固機械緊固 z優(yōu)點優(yōu)點 y快速快速 y安裝簡便安裝簡便 z局限局限 y有氣穴存在有氣穴存在 y無電氣絕緣無電氣絕緣 y有松動的危險有松動的危險 y零件需要庫存零件需要庫存 y難以自動化難以自動化 y裝配工序繁復(fù)裝配工序繁復(fù) http:/www.es- 導(dǎo)熱油脂導(dǎo)熱油脂 與機械緊固相比與機械緊固相比 增加了導(dǎo)熱油脂增加了導(dǎo)熱油脂 其流動特性影響可靠性其流動特性影響可靠性! http:/www.es- 導(dǎo)熱油脂導(dǎo)熱油脂 z優(yōu)點優(yōu)點 y消除了氣穴的產(chǎn)生消除了氣穴的產(chǎn)生 z局限局限 y需要機械緊固配合需要機械緊固配合 使用使用 y油脂存在污染的危油脂存在污染的危

6、 險險 y油脂受熱易流淌油脂受熱易流淌 y電氣絕緣性能差電氣絕緣性能差 http:/www.es- 導(dǎo)熱墊片導(dǎo)熱墊片 與機械緊固相比與機械緊固相比,增加了墊片增加了墊片. 因為其規(guī)格特定因為其規(guī)格特定,難以實現(xiàn)自動化難以實現(xiàn)自動化,并需要額外庫存并需要額外庫存! http:/www.es- 導(dǎo)熱墊片導(dǎo)熱墊片 z導(dǎo)熱墊片的組成導(dǎo)熱墊片的組成 y 硅橡膠硅橡膠 y 玻璃纖維顆粒玻璃纖維顆粒 y 導(dǎo)熱填充料導(dǎo)熱填充料 x鋁鋁 x氮化硼氮化硼 z配合使用壓敏膠或機械緊固進行安裝配合使用壓敏膠或機械緊固進行安裝 z導(dǎo)熱系數(shù)為導(dǎo)熱系數(shù)為: 0.9 - 2.0 W/m oK http:/www.es- 導(dǎo)熱

7、墊片導(dǎo)熱墊片 z優(yōu)點優(yōu)點 y電氣絕緣性能好電氣絕緣性能好 y快速快速 y無移動危險無移動危險 z局限局限 y每個工件的墊片尺寸每個工件的墊片尺寸 是獨特的是獨特的 y墊片需要庫存墊片需要庫存 y緊固力矩要求嚴格緊固力矩要求嚴格 y壓力設(shè)置或應(yīng)用誤差壓力設(shè)置或應(yīng)用誤差 會導(dǎo)致氣穴的產(chǎn)生會導(dǎo)致氣穴的產(chǎn)生 y難以實現(xiàn)自動化難以實現(xiàn)自動化 http:/www.es- 導(dǎo)熱膠工藝導(dǎo)熱膠工藝 http:/www.es- 導(dǎo)熱膠工藝導(dǎo)熱膠工藝 z導(dǎo)熱膠工藝導(dǎo)熱膠工藝:用粘結(jié)劑粘結(jié)發(fā)熱元件和散熱用粘結(jié)劑粘結(jié)發(fā)熱元件和散熱 片，既能達到粘結(jié)的目的，又能導(dǎo)熱，同片，既能達到粘結(jié)的目的，又能導(dǎo)熱，同 時還能絕緣時還

8、能絕緣。 z粘結(jié)劑的種類粘結(jié)劑的種類, 導(dǎo)熱填料的類型導(dǎo)熱填料的類型,固化方式固化方式 可以根據(jù)特定的應(yīng)用進行選擇可以根據(jù)特定的應(yīng)用進行選擇. http:/www.es- 導(dǎo)熱膠工藝導(dǎo)熱膠工藝 z優(yōu)點優(yōu)點 y無氣穴存在無氣穴存在 y電氣絕緣性能佳電氣絕緣性能佳 y不移動不移動 y不松動不松動 y可進行自動涂膠可進行自動涂膠 y減少庫存減少庫存 z局限局限 y必須要固化必須要固化 y膠存在有效期的限膠存在有效期的限 制制 y一定的施膠工藝一定的施膠工藝 http:/www.es- 粘結(jié)劑固化方式粘結(jié)劑固化方式 z加速劑固化加速劑固化: 快速達到固化強度快速達到固化強度, 15mils固化厚度固化

9、厚度 z紫外光固化紫外光固化: 快速定位的需求快速定位的需求, 10秒定位秒定位(150 mW/cm2 365 nm) z紫外光紫外光+加速劑固化加速劑固化: 快速固化快速固化 z熱固化熱固化: 固化時間需數(shù)小時固化時間需數(shù)小時, 固化充分固化充分 z加速劑加速劑+紫外光紫外光+熱固化熱固化: 快速固化流程快速固化流程 z雙組份固化雙組份固化: 需要混合需要混合,固化時間需數(shù)小時固化時間需數(shù)小時 http:/www.es- 加速劑固化加速劑固化 z優(yōu)點優(yōu)點 y快速固化快速固化(一般一般2-5分鐘分鐘) y無需混合無需混合 y有效期長有效期長 z局限局限 y固化深度固化深度 (0.015”) y

10、加速劑溶劑危害加速劑溶劑危害 y無溶劑型加速劑的涂無溶劑型加速劑的涂 敷敷 http:/www.es- 紫外光固化紫外光固化 z優(yōu)點優(yōu)點 y高速定位高速定位(10秒秒) y易實現(xiàn)自動化易實現(xiàn)自動化 z局限局限 y陰影部分難以固化陰影部分難以固化 y設(shè)備投資設(shè)備投資 y可能使塑料變色或變可能使塑料變色或變 型型 http:/www.es- 熱固化熱固化 z優(yōu)點優(yōu)點 y簡便簡便 y易實現(xiàn)自動化易實現(xiàn)自動化 y確保固化充分確保固化充分 z局限局限 y相對較長的固化時間相對較長的固化時間 (15-30分鐘分鐘) y溫度曲線的控制溫度曲線的控制 y粘結(jié)劑在固化前可能流粘結(jié)劑在固化前可能流 淌淌 y固化爐

11、占空間固化爐占空間 y能耗高能耗高 y流程控制流程控制 y高溫可能損壞基材高溫可能損壞基材 http:/www.es- 雙組份固化雙組份固化 z優(yōu)點優(yōu)點 y有效期長有效期長 y固化充分固化充分 z局限局限 y相對較長的固化時間相對較長的固化時間 (15-30分鐘分鐘) y必須混合必須混合 x設(shè)備維護保養(yǎng)設(shè)備維護保養(yǎng) x報廢較多報廢較多 y準確的混合比例準確的混合比例 y有工作時間限制有工作時間限制 http:/www.es- 導(dǎo)熱膠的類型導(dǎo)熱膠的類型 z丙烯酸酯丙烯酸酯 (AR) z聚氨酯聚氨酯 (UR) z硅酮膠硅酮膠 (SR) z環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂(ER) z可以填充同類的導(dǎo)熱填料可以填充同

12、類的導(dǎo)熱填料, 絕緣填料絕緣填料 z可以形成熱固化組份可以形成熱固化組份 z可以根據(jù)單體的不同而具備可以根據(jù)單體的不同而具備 不同的特性不同的特性 http:/www.es- 丙烯酸酯粘結(jié)劑丙烯酸酯粘結(jié)劑 丙烯酸酯丙烯酸酯 / 聚氨酯聚氨酯 c.玻璃化溫度玻璃化溫度 (Tg), 60C b.加速劑加速劑/熱固化熱固化, 易自動涂膠易自動涂膠,產(chǎn)品有效期長產(chǎn)品有效期長 a.單組份系統(tǒng)單組份系統(tǒng) d.剪切強度高剪切強度高 1000 psi OUTPUT31538338431513870387138723873 AR44444 AR/UR444 UV (fixture) 4444 Heat Cure

13、 (Accelerate) 44444444 Activator Cure 7387 4444 http:/www.es- 丙烯酸酯粘結(jié)劑丙烯酸酯粘結(jié)劑 z優(yōu)點優(yōu)點 y對多種基材粘結(jié)力佳對多種基材粘結(jié)力佳 y內(nèi)聚力高內(nèi)聚力高 y模量范圍廣模量范圍廣 y耐碳氫化合物的影響耐碳氫化合物的影響 z局限局限 y耐高溫極限為耐高溫極限為300oF y大部分是高模量材料大部分是高模量材料 y自由基固化會受到氧自由基固化會受到氧 氣抑制作用氣抑制作用 http:/www.es- 丙烯酸酯粘結(jié)劑典型應(yīng)用丙烯酸酯粘結(jié)劑典型應(yīng)用 BGA與散熱片與散熱片 針狀排列與散熱片針狀排列與散熱片晶體管與散熱片晶體管與散熱片

14、 http:/www.es- 紫外紫外/熱固化丙烯酸酯典型應(yīng)用熱固化丙烯酸酯典型應(yīng)用 高產(chǎn)量應(yīng)用高產(chǎn)量應(yīng)用: 晶體管與散熱片粘結(jié)晶體管與散熱片粘結(jié) http:/www.es- 環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑 3860, 3861, 3862 a.雙組份混合雙組份混合 - 適配期較長適配期較長 b.3860,1 hr 65C 3861,2 hrs 100C 3862,2 hrs 100C c.剪切強度高剪切強度高, Al - Al (1 ksi) d.玻璃化溫度玻璃化溫度(Tg)高高, 60C e.導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù) 1.2 W/m-K http:/www.es- 環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑 z優(yōu)

15、點優(yōu)點 y對大部分材料粘結(jié)對大部分材料粘結(jié) 強度高強度高 y內(nèi)聚力高內(nèi)聚力高 y收縮率低收縮率低 y耐熱和耐化學性能耐熱和耐化學性能 佳佳 y玻璃化溫度玻璃化溫度(Tg) 高高 z局限局限 y對塑料材料粘結(jié)力對塑料材料粘結(jié)力 不強不強 y大不份很脆大不份很脆 y固化時間長固化時間長 y固化工藝麻煩固化工藝麻煩 y鹵素含量高鹵素含量高 http:/www.es- 環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑典型應(yīng)用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑典型應(yīng)用 倒裝芯片倒裝芯片 灌封灌封 http:/www.es- 硅酮膠硅酮膠 5403 and 5404 a. 單組份單組份 b. 熱固化熱固化, 150C *10分鐘分鐘 c.抗熱循環(huán)性能佳抗熱循

16、環(huán)性能佳 - 40C 至至 150C d. 玻璃化溫度玻璃化溫度(Tg)低低, 導(dǎo)熱油 http:/www.es- 關(guān)心的問題關(guān)心的問題 z導(dǎo)熱性能 z強度 x可維修強度類/拉剪強度 = 6.9MPa x高強度類/拉剪強度 = 17.2MPa http:/www.es- 關(guān)心的問題關(guān)心的問題 z導(dǎo)熱性能 z強度 z耐沖擊振動能力 x耐沖擊強度ft-lb5 http:/www.es- 關(guān)心的問題關(guān)心的問題 z導(dǎo)熱性能 z強度 z耐沖擊振動能力 z絕緣強度-耐電壓值 x1mm厚膠層，耐電壓值27000伏 http:/www.es- 關(guān)心的問題關(guān)心的問題 z導(dǎo)熱性能 z強度 z耐沖擊振動能力 z絕緣

17、強度- 耐電壓值 z維修方法 x用熱風吹后，強度會下降，再用工具撬除 http:/www.es- 關(guān)心的問題關(guān)心的問題 z導(dǎo)熱性能 z強度 z耐沖擊振動能力 z絕緣強度-耐電壓值 z維修方法 z保存和使用壽命 x38 C保存，9個月有效期 http:/www.es- 關(guān)心的問題關(guān)心的問題 z導(dǎo)熱性能 z強度 z耐沖擊振動能力 z絕緣強度-耐電壓值 z維修方法 z保存和使用壽命 z如何使用 http:/www.es- 典型裝配典型裝配 http:/www.es- 典型裝配典型裝配 促進劑固化型丙烯酸樹脂 促進劑涂敷在一個表面 膠涂敷在另一表面 兩表面裝配 23分鐘固定 完全固化 4 12 小時 邊緣24小時脫黏 http:/www.es- 工藝工藝1: 無粘結(jié)劑無粘結(jié)劑 z1 支撐條 z1 橡膠密封圈 z3 螺母/螺栓 z1 導(dǎo)熱薄膜 http:/www.es- 工藝工藝 2: 無粘結(jié)劑無粘結(jié)劑 z1 卡子軌道 z1 導(dǎo)熱墊片 z2 螺絲 http:/w