一、熱傳遞基礎(chǔ)知識 
 電子產(chǎn)品熱管理過程的目標(biāo)是從半導(dǎo)體與周圍環(huán)境的結(jié)合部分有效的散熱。該過程可以分為三個主要階段：
1. 半導(dǎo)體組件包裝內(nèi)的熱傳遞
2. 從包裝到散熱器的熱傳遞
3. 從散熱器到周圍環(huán)境的熱傳遞
第一階段的熱量產(chǎn)生是熱解決工程師所不能控制的。第二和第三階段是熱解決工程師需要解決的問題，為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)熱設(shè)計(jì)工程師不僅需要對熱傳遞過程有全面的了解，而且還要有具備可用界面熱傳遞材料的知識，并深刻了解影響熱傳遞過程的重要物理特性。

二、熱傳遞基本理論
1. 熱通過材料的傳導(dǎo)速率與熱流的法線面積以及沿?zé)崃髀窂降臏囟忍荻瘸烧取τ谝痪S的，狀態(tài)穩(wěn)定的熱流來說，速率可用傅立葉等式表示為：
Q=λA.△T/d
λ為導(dǎo)熱系數(shù),單位W/m-K
Q為熱流速率,單位W
A為接觸面積
d為熱流距離
△T為溫度差
導(dǎo)熱系數(shù)λ是均質(zhì)材料的固有特性，即在單位溫度梯度作用下物體內(nèi)所產(chǎn)生的熱流密度它體現(xiàn)了材料的導(dǎo)熱能力。導(dǎo)熱系數(shù)是指在穩(wěn)定傳熱條件下，1m厚的材料，兩側(cè)表面的溫差為1度（K,°C）,在1秒內(nèi)，通過1平方米面積傳遞的熱量，用λ表示，單位為瓦/米-度（W/m-K,此處的K可用℃代替）。它與材料的尺寸，形狀和方向沒有關(guān)系。
2. 導(dǎo)熱材料還有另外一個固有特性就是熱阻R
R=A.△T/Q
此特性用于度量特定厚度的材料抵抗熱流的能力。在傳熱學(xué)的工程應(yīng)用中，為了滿足生產(chǎn)工藝的要求，有時通過減小熱阻以加強(qiáng)傳熱；而有時則通過增大熱阻以抑制熱量的傳遞。
將此等式代入上一點(diǎn)的等式就可以得到λ與R的關(guān)系。即：
λ=d/R
此等式顯示，對于均質(zhì)材料來說，熱阻與厚度成正比；對于非均質(zhì)材料來說，熱阻通常隨材料的厚度增加而增加，但不是線性關(guān)系。
在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，熱源的物體表面是非理想的平整表面，在與導(dǎo)熱材料結(jié)合時會產(chǎn)生熱阻，這個熱阻是由于結(jié)合處的空氣間隙產(chǎn)生的。
因此，材料的總阻抗等于材料的固有熱阻加上材料與熱源表面接觸熱阻之和，可表示為：
R[總]=R[材料]+R[接觸]
因此，表面的平滑度和粗糙度以及夾緊力，材料厚度和壓縮模數(shù)對接觸熱阻都有重要的影響。

三、熱設(shè)計(jì)
    熱設(shè)計(jì)是一門綜合學(xué)科。熱設(shè)計(jì)也象EMI問題產(chǎn)生一樣，它也有三要素：①熱源 ②熱傳遞介質(zhì)（導(dǎo)熱界面材料） ③ 散熱裝置。作為一名資深的熱設(shè)計(jì)工程師需要對整個熱產(chǎn)生成因和熱傳遞流程要有全面的了解。熱設(shè)計(jì)時要把握好各個環(huán)節(jié)，譬如，熱設(shè)計(jì)可以從熱源來進(jìn)行控制，那么如何去控制熱源呢？大家都知道熱量的產(chǎn)生是由于電流形成的，我就不多說了；熱傳遞介質(zhì)作為熱源與散熱器連接中間件將熱量傳遞給散熱器，熱傳遞介質(zhì)的傳熱能力用熱阻來衡量，一般導(dǎo)熱材料的熱阻越低表明熱傳遞能力越強(qiáng)，熱阻與導(dǎo)熱系數(shù)是反比關(guān)系，導(dǎo)熱系數(shù)越大也表明導(dǎo)熱材料的熱傳遞能力越強(qiáng)。選擇導(dǎo)熱界面材料時這是一個重要的參數(shù)；散熱裝置是最終熱量耗散裝置。散熱裝置最終將熱量散發(fā)到空氣中。對于金屬塊散熱裝置的散熱效率決定于金屬材料的屬性。常用銅或鋁作為散熱器材料。
以上是從原理上來進(jìn)行熱量控制和熱傳遞設(shè)計(jì)的。在實(shí)際的產(chǎn)品熱設(shè)計(jì)時，需要對產(chǎn)品的整個結(jié)構(gòu)，發(fā)熱源的界面形狀，發(fā)熱源的界面電氣特性，發(fā)熱源界面熱特性來設(shè)計(jì)散熱器的形狀和尺寸并選擇合適的熱傳遞介質(zhì)來傳遞熱量。
導(dǎo)熱界面材料有很多種類型，這是為熱設(shè)計(jì)工程師提供許多的熱設(shè)計(jì)方法。依據(jù)熱設(shè)計(jì)需要來選擇合理的導(dǎo)熱界面材料。當(dāng)確定好導(dǎo)熱界面材料后，再來確定導(dǎo)熱材料的具體參數(shù)來達(dá)到熱傳遞要求。不同的導(dǎo)熱界面材料有不同的獨(dú)特特性和應(yīng)用場合，作為一個好的熱設(shè)計(jì)是都可以實(shí)現(xiàn)不同導(dǎo)熱界面材料的互換。

四、熱界面材料[TIM]
     由于電子器件在通電的狀態(tài)下，部分電能將轉(zhuǎn)化為熱能。這些熱量將隨時間的增加而不斷的積累，促使溫度不斷的上升，當(dāng)溫度上升到器件的極限工作溫度或接近時，器件可能會發(fā)生熱擊穿的現(xiàn)象。造成永久性毀滅。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)器件表面溫度上升2℃時，其性能將下降5%，壽命將縮短10%，因此，熱設(shè)計(jì)將是一個重要的設(shè)計(jì)課題。
 熱量總是從高溫部分向低溫部分通過介質(zhì)來轉(zhuǎn)移的。這些介質(zhì)包括氣流，流動的液體，柔性固體和固體物來實(shí)現(xiàn)的。不同的介質(zhì)其傳導(dǎo)熱性能是不同的，工程師可根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)來選擇合適的介質(zhì)來進(jìn)行熱設(shè)計(jì)。
    正是因?yàn)闊嵩幢砻娌皇抢硐氲耐暾钠矫妫偸谴嬖谖⒂^的表面粗糙度。當(dāng)和導(dǎo)熱材料接觸時，會產(chǎn)生較大的接觸熱阻。為了減少這種對熱流的阻力，將一些導(dǎo)熱界面材料填充在它們之間克服這種對熱流的阻力，現(xiàn)在，我們已經(jīng)開發(fā)出多種類型的材料可滿足用戶使用要求，這些材料如下：
1. DC系列相變化導(dǎo)熱界面材料
此系列是一種高性能低熔點(diǎn)導(dǎo)熱界面材料。在溫度50℃，其開始軟化并流動，填充散熱片和積體電路板的接觸接口上細(xì)微不規(guī)則間隙，以達(dá)到減小熱阻的目的。室溫下呈可彎曲固態(tài)，無需增強(qiáng)材料即可單獨(dú)使用，免除了增強(qiáng)材料對熱傳導(dǎo)性能的影響。此系列在溫度130℃下持續(xù)1000小時，或經(jīng)歷-40℃到200℃的反復(fù)循環(huán)測試，其導(dǎo)熱性能仍不會減退。在工作溫度下，其中相變材料軟化的同時又不會完全液化或溢出。這些材料已經(jīng)廣泛使用在微處理器，中央控制器，圖形處理器，芯片組，功率放大器和開關(guān)電源，展示出非常出色的導(dǎo)熱性能和高可靠性。
2. DR系列超高導(dǎo)熱導(dǎo)電材料
此系列為高性能、價格合理的導(dǎo)熱界面材料，應(yīng)用于沒有電絕緣要求的場合。其獨(dú)特的產(chǎn)品晶粒取向和板狀結(jié)構(gòu)使得本系列產(chǎn)品能緊密地順應(yīng)不同的接觸面，因而得到最大化的熱傳導(dǎo)擴(kuò)散功能。石墨片散熱效率高、占用空間小、重量輕，沿兩個方向均勻?qū)幔裏狳c(diǎn)區(qū)域，高導(dǎo)熱，低熱阻：質(zhì)輕，柔軟，容易操作，顏色黑色，可按要求背膠，需注意此產(chǎn)品導(dǎo)電，主要用途：應(yīng)用于筆記本電腦、大功率LED照明、平板顯示器、數(shù)碼攝像機(jī)、移動通信產(chǎn)品等.
3. DA系列導(dǎo)熱雙面膠
此系列產(chǎn)品大量應(yīng)用于粘接散熱片到微處理器和其它功率消耗半導(dǎo)體上，這些膠帶具有極強(qiáng)的粘合強(qiáng)度，并且熱阻抗小，可以有效的取代滑脂和機(jī)械固定。廣泛用于LED日光燈、LED面板燈、LED背光源、TV等.
4. DF系列熱傳導(dǎo)間隙填充材料
此系列材料呈固態(tài)、柔軟、有彈性的特征使其能用于覆蓋不平整之表面，用于填充發(fā)熱器件和散熱器/金屬底座之間的空氣間隙，從而使熱量從分離器件或整個PCB傳導(dǎo)到金屬外殼或擴(kuò)展板上，從而提高發(fā)熱電子組件的效率，延長其使用壽命，是一種極佳的導(dǎo)熱填充材料而被廣泛應(yīng)用于電子電器產(chǎn)品中。
5. DG系列導(dǎo)熱膏/導(dǎo)熱硅脂
此系列產(chǎn)品是高效散熱產(chǎn)品，填充在電子組件和散熱片之間，它能充分潤濕接觸表面，從而形成一個非常低的熱阻界面，散熱效果比其它類散熱產(chǎn)品要優(yōu)越很多。
6 . DS系列導(dǎo)熱絕緣材料
此系列產(chǎn)品是高效絕緣產(chǎn)品，同時又具備導(dǎo)熱性能。此系列產(chǎn)品是將絕緣性的硅膠基材加入到導(dǎo)熱材料當(dāng)中去，從而達(dá)到既絕緣又導(dǎo)熱的效果。

五、熱界面材料的關(guān)鍵特性
1. 熱特性
(1) 熱阻抗
由等式[3]可以得到熱阻等于R=d/k，此等式表明熱阻與導(dǎo)熱系數(shù)k成反比，與材料厚度成正比。也就是說材料的導(dǎo)熱系數(shù)是一個常數(shù)，熱阻只與材料的厚度有關(guān)，厚度越厚熱阻就越大，反之越小。
接觸熱阻是可以人為控制的，依據(jù)接觸表面選擇合適的導(dǎo)熱界面材料。這樣才能控制總導(dǎo)熱阻抗。
(2) 導(dǎo)熱系數(shù)
導(dǎo)熱系數(shù)是確定導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱能力的標(biāo)志。導(dǎo)熱系數(shù)越大導(dǎo)熱性能越好。
2. 電氣特性
(1) 擊穿電壓
擊穿電壓的測量是在特定的條件下導(dǎo)熱材料可以經(jīng)受多大的電壓值。此數(shù)值表明了導(dǎo)熱材料的電絕緣能力。該數(shù)值在潮濕，高溫環(huán)境下會受到影響，因?yàn)閷?dǎo)熱材料吸收了空氣中的水分。
(2) 體積電阻率
體積電阻率用于度量單位體積材料的容積電子阻力。體積電阻率是指導(dǎo)熱材料在通電組件和金屬散熱器件之間電流泄漏的能力。和擊穿電壓一樣也會受潮濕和高溫的影響還使體積電阻率下降。
3. 彈性體特性
(1) 壓縮變形
壓縮變形是指偏轉(zhuǎn)時施加的合力。當(dāng)施加壓縮負(fù)荷時，彈性體材料會發(fā)生形變，但材料的體積保持不變。壓縮變形特性可能會根據(jù)部件的的幾何體，偏轉(zhuǎn)率和探針的大小等而發(fā)生變化。
(2) 應(yīng)力弛豫
當(dāng)在界面材料上施加壓力時，最初的變形后，會緩慢的發(fā)生弛豫過程，隨后除去壓力，這一過程會持續(xù)到壓力負(fù)荷與材料的內(nèi)在強(qiáng)度達(dá)到平衡為止。
(3) 壓縮形變
壓縮形變是應(yīng)力弛豫的結(jié)果，材料忍受壓力負(fù)荷的時間過長，部分變形就會成為永久變形，在負(fù)荷減輕之后不可恢復(fù)。
 
六、熱量管理詞匯表 
 氧化鋁：一種相對便宜的粉末狀或燒結(jié)板材形式的陶瓷。它的導(dǎo)熱系數(shù)為30W/m-k，電介質(zhì)特性極好。
表觀導(dǎo)熱系數(shù)：此數(shù)值不同于導(dǎo)熱系數(shù)，因?yàn)楸碛^導(dǎo)熱系數(shù)還包括測量時的接觸熱阻。
電弧：帶電體與金屬散熱片之間的放電。
氮化硼：一種非研磨陶瓷材料，其導(dǎo)熱系數(shù)比氧化鋁高。它是一種昂貴的材料。
卡路里：能量單位。1單位卡路里相當(dāng)于將1克水升高1攝示度所需要的能量。
陶瓷：金屬氧化物的統(tǒng)稱。耐熱，抗腐蝕且電介質(zhì)強(qiáng)度高的粉末。
電暈：伴隨絕緣體內(nèi)部或表面接觸層的氣體電離所發(fā)生的絕緣體內(nèi)部或表面的放電，也叫做局部放電。
爬電距離：絕緣體為防止電弧而必須遠(yuǎn)離半導(dǎo)體包裝邊緣的距離。
切穿：當(dāng)金屬半導(dǎo)體尖銳邊沿穿通導(dǎo)熱墊片并降低絕緣能力時發(fā)生的現(xiàn)象。
偏差：彈性界面材料為響應(yīng)壓力負(fù)荷而發(fā)生的厚度變化。
脫脂劑或溶脂劑：用來清理印刷電路板上的焊劑和其他有機(jī)殘留物的溶劑。
電介質(zhì)：充當(dāng)絕緣體的材料
電介質(zhì)強(qiáng)度：在指定的測試條件下導(dǎo)致絕緣材料發(fā)生電介質(zhì)特性喪失的電壓剃度。
電絕緣體：電阻和電介質(zhì)強(qiáng)度都很高的金屬，適用于為防止組件之間發(fā)生電接觸而按不同電勢將其分離的場合。
填料：一種細(xì)小的可分散的的陶瓷或金屬顆粒。
流速：單位時間內(nèi)通過任何導(dǎo)體的流體的體積，質(zhì)量或重量，單位為加侖或升/小時。
焊劑：有機(jī)化合物。用來提高金屬焊料侵潤并黏結(jié)到印刷電路板的銅表面上的能力。
硬模：以機(jī)械加工金屬塊作為材料所制造的沖切工具。
硬度：用來度量某種材料經(jīng)受尖硬物體的穿透能力。
硬度Shore A：用來測試材料硬度的儀器，刻度范圍為0-100。
熱能：由原子過分子運(yùn)動所產(chǎn)生的一種能量形式。熱能以焦耳為單位。
熱流：單位時間內(nèi)流過的熱量，單位為瓦特。
熱通量：單位表面積上的熱流，單位為瓦特/平方厘米。
熱傳遞：通過傳導(dǎo)，對流和輻射將熱從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體的過程。
界面：任何兩個互相接觸的表面之間的邊緣。在不同形式的物質(zhì)之間可以存在5種類型的截面：氣體-液體，液體-液體，氣體-固體，液體-固體，固體-固體。
接頭：是指半導(dǎo)體中由電流導(dǎo)致產(chǎn)熱的部分。
MBLT：最小膠層厚度。
密耳：長度單位，1密耳等于千分之一英寸。
PCM：相變材料宿寫。
導(dǎo)磁率：用來度量材料為響應(yīng)外加磁場而排列其磁阻的能力。
電容率：用來度量電介質(zhì)材料為響應(yīng)外加電場而極化并通過材料傳播電場的能力。
聚酰亞胺：有機(jī)聚合物，有極好的電絕緣特性和耐高溫特性。
壓敏粘合劑[PSA]：這種粘合劑在常溫下為膠粘狀態(tài)，只需要輕微的壓力就能形成永久性的粘合。PSA不需要固化就能保持粘合。
PSH：聚合焊料混合物的等級。是共晶焊料和專業(yè)聚合物的增效混合物。
輻射：熱通過電磁輻射發(fā)送出去的熱傳遞過程。
加固物：一種編制的玻璃網(wǎng)或聚合物薄膜，用作熱界面材料中的支撐。
永久形變：是指在將引起變形的負(fù)荷移走后橡膠部分不能恢復(fù)的偏移量。
弛豫：應(yīng)力弛豫是指在始終保持穩(wěn)定負(fù)荷的情況下彈性體的形變逐漸增加。同時應(yīng)力級別隨之相應(yīng)降低的現(xiàn)象。
流變學(xué)：有關(guān)材料的變形和流動的學(xué)科。
半導(dǎo)體：一種在某一條件下為絕緣體還在另一種條件下為導(dǎo)體的電子材料。
硅: 非金屬元素。在地殼中多以二氧化硅和硅酸鹽的形態(tài)存在。硅是大多數(shù)半導(dǎo)體器件中半導(dǎo)體結(jié)的形成基礎(chǔ)。
耐溶劑性：熱管理產(chǎn)品在暴露到有機(jī)溶劑中時抵抗膨脹的能力。
比重：某種物質(zhì)的密度同水的密度的比率。常溫下水的比重為1。
表面光潔度：用來度量表面粗糙程度，通常以微英寸為單位。
膨脹：當(dāng)彈性體暴露在溶劑中且彈性體吸收溶劑所發(fā)生的現(xiàn)象。彈性體的體積增大，但其物理強(qiáng)度卻大大降低。在這種狀態(tài)下，彈性體容易受到破壞，因此，在彈性體在還未干時不應(yīng)該使用任何機(jī)械應(yīng)力。
撕列強(qiáng)度：用來度量材料經(jīng)受撕列折劈應(yīng)力的能力。通常以磅/英寸厚度為單位。
溫度梯度：沿著熱流動方向在系統(tǒng)中的兩個點(diǎn)之間的溫度差異。
抗拉強(qiáng)度：用來度量材料經(jīng)受拉力的能力。通常以材料切面的Mpa或psi為單位。
導(dǎo)熱系數(shù)：定量材料導(dǎo)熱的能力，以單位W/m-k為單位。
接觸繞組；由相互接觸的固體表面之間的不規(guī)則滯留的間隙氣體所導(dǎo)致的熱流阻力。
熱解重量分析：將系統(tǒng)或化合物的重量變化作為不斷增高的溫度的函數(shù)而進(jìn)行的化學(xué)分析。
TIM：熱界面材料
熱阻系數(shù)：定量材料對熱傳導(dǎo)的阻力，它是導(dǎo)熱系數(shù)的倒數(shù)。
熱耦器件：熱耦器件將兩種相異金屬融合成一個珠子，可根據(jù)珠子的溫度按比列產(chǎn)生電壓。
觸變：施加剪切時導(dǎo)致液體粘性降低的液體特征。這種情況下可以說液體發(fā)生了剪切變稀。填充了可分散的顆粒聚合物溶液會發(fā)生觸變行為。
公差：成型部件的尺寸可允許的大小變化。
扭矩：轉(zhuǎn)動或者扭動大小等于力的數(shù)值乘以施力的旋轉(zhuǎn)距離。
粘彈性體材料：此物料對變形負(fù)荷的響應(yīng)既包括粘性特性，也包括彈性特性，這種材料統(tǒng)稱為塑料。
體積電阻率：用來度量材料的固有電阻，單位為歐姆/厘米
瓦特：電能的國際單位制單位，1瓦特等于1焦耳/秒。