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隨著電子元器件的集成度和功率的不斷提高，散熱量和熱流密度也越來越大，散熱問題的解決成為一個極其關(guān)鍵的技術(shù)。散熱問題不僅對傳統(tǒng)散熱技術(shù)提出了更高的要求，同時也對導(dǎo)熱材料有更高的要求。 近期，來自英國的維酷（VRYCUL）公司率先將液態(tài)金屬技術(shù)應(yīng)用到散熱領(lǐng)域中，研發(fā)出了具有超高導(dǎo)熱性能的液態(tài)金屬散熱片和導(dǎo)熱膏。所謂液態(tài)金屬就是在稍高于室溫的溫度下能融化成液態(tài)的金屬或者金屬合金。 作為運用于高精電子產(chǎn)品之中的液態(tài)金屬導(dǎo)熱產(chǎn)品，必須在高溫、高腐蝕、高濕度等嚴(yán)酷環(huán)境下保持良好的導(dǎo)熱性及穩(wěn)定性。此次，我們便將針對維酷產(chǎn)品進行嚴(yán)格的測試，以論證維酷液態(tài)金屬導(dǎo)熱產(chǎn)品的優(yōu)勢所在。 產(chǎn)品測試 產(chǎn)品綜述：維酷(VRYCUL)共推出四款產(chǎn)品，TG-I與TG-II液態(tài)金屬導(dǎo)熱膏和TP-I與TP-II液態(tài)金屬導(dǎo)熱片。TP系列液態(tài)金屬導(dǎo)熱片和TG系列液態(tài)金屬導(dǎo)熱膏的導(dǎo)熱性能遠高于傳統(tǒng)矽油基矽脂，且不含易揮發(fā)物質(zhì)，可靠性高、觸變性好，可以保證精密散熱系統(tǒng)長期安全穩(wěn)定運行。由于同一系列的產(chǎn)品性能相似，本文只針對TP-I和TG-I進行高溫測試，腐蝕測試，熱沖擊測試和相變膨脹實驗。 維酷(VRYCUL)液態(tài)金屬導(dǎo)熱膏和導(dǎo)熱片 產(chǎn)品性能參數(shù),
測試平臺簡介 實驗平臺如圖1所示，由熱源、上下銅塊、導(dǎo)熱片、鋁散熱器及風(fēng)扇組成，熱源功率200W，熱源上方放置兩銅塊，四周放置絕熱材料，兩銅塊間放置Vrycul 導(dǎo)熱產(chǎn)品，銅塊上方放置鋁散熱器和風(fēng)扇。兩銅塊上分別有三等距測溫孔T1、T2、T3，T4、T5、T6，其中T2=1/2（T1+T3)，T5=1/2（T4+T6)。分別測量時間為20h、40h、60h、80h、100h時接觸熱阻的變化情況。 
圖1 熱阻測試平臺 高溫實驗測試：若保證導(dǎo)熱膏在60℃壽命達到5年，則根據(jù)阿倫尼烏斯公式知，在本加速實驗條件下，須在150℃情況下測試100小時。測試結(jié)果如圖2所示，由圖可知，經(jīng)過150°C高溫100小時試驗后，維酷（VRYCUL）的TG-I導(dǎo)熱膏和TP-I導(dǎo)熱片表現(xiàn)穩(wěn)定，性能未見衰減。
圖 2 Vrycul TG-I導(dǎo)熱膏和TP-I導(dǎo)熱片高溫100h熱阻變化圖 腐蝕性測試 腐蝕性實驗用紫銅和紫銅鍍鎳作為腐蝕材料，在150°C下，腐蝕100小時。實驗結(jié)果見圖3和圖4。由圖片可見，接觸TP-I導(dǎo)熱片和TG-I導(dǎo)熱膏的結(jié)構(gòu)材料均無明顯腐蝕跡象。
圖 3 TG-I導(dǎo)熱膏和TP-I導(dǎo)熱片腐蝕紫銅和紫銅鍍鎳前后對比圖
圖 4 腐蝕前后的熱阻對比值 熱沖擊測試：將TG-I導(dǎo)熱膏和TP-I導(dǎo)熱片在-40°C至125°C之間循環(huán)測試200小時。實驗結(jié)果如圖4所示。實驗結(jié)果表明，維酷(VRYCUL)TG-I導(dǎo)熱膏和TP-I導(dǎo)熱片的性能穩(wěn)定，未見衰減，耐溫度沖擊性能極佳。
圖 5 Vrycul TG-I導(dǎo)熱膏和TP-I導(dǎo)熱片的熱沖擊實驗結(jié)果 相變膨脹實驗：一般而言，M3螺釘螺距為0.5mm。TP-I的厚度為50微米，TG-I的涂抹厚度為100微米，它們的固化膨脹率均為3%，因此，TP-I的膨脹量為50*3%=1.5微米，TG-I的膨脹量為3微米, 折算為螺釘繼續(xù)旋轉(zhuǎn)分別為1.5/500×360=1度(TP-I)和2度（TG-I）。對于幾乎所有的散熱器螺釘緊配方式而言，達到標(biāo)準(zhǔn)扭矩后繼續(xù)擰1-2度，螺釘一般不會對器件產(chǎn)生任何壓力影響。 實際應(yīng)用中，若散熱系統(tǒng)裝配完成螺釘達到標(biāo)準(zhǔn)扭矩后還可來回左右旋轉(zhuǎn)1-2度左右器件不至損壞，表明使用液態(tài)金屬導(dǎo)熱片不會出現(xiàn)任何因相變導(dǎo)致的器件損壞風(fēng)險。此外，熱沖擊實驗表明，普通的螺釘緊固也不會造成導(dǎo)熱材料多次相變后接觸不良，散熱惡化的現(xiàn)象。 結(jié)論：經(jīng)測試表明，維酷旗下的液態(tài)金屬導(dǎo)熱片、導(dǎo)熱膏在各種極端條件下任保持穩(wěn)定的性能。維酷(VRYCUL)公司表明，會在原有的基礎(chǔ)上繼續(xù)探索研發(fā)，以滿足更多高端散熱用戶的需求。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
