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导热环氧树脂材料提高电子封装的可靠性
许多电子设备，性能特征会受到温度的影响。过多的热量会导致组件故障或过早失效。例如，发光二极管（LED）故障的主要原因之一是结点温度升高。LED中的结点，即两种半导体结合在一起的地方，是一个热点，因为当电能被消耗时，它会发出热和光。随着结点温度的升高，光线输出减少，并且颜色向蓝色偏移。电视显示器、手持电子设备显示器、电子标志以及日间行车灯等产品都依赖于LED来产生可靠的光线。
Excessive heat threatens component reliability
器件过热威胁组件可靠性
对于LED以及晶体管和其他半导体电子元件，如果温度超过规定的限制，如最大结温或最大外壳温度，则可能导致不可逆的损坏和永久性能变化。功率变压器中的大电流产生的废热会导致这些设备过热，从而可能影响其性能。必须移除热量以保持操作温度在规格范围内，并确保组件可靠性。
近年来，随着越来越多的功能被挤进越来越小的封装中，满足温度规格已成为一个重大挑战。14纳米工艺几何结构使得能够创建具有每平方毫米超过八百万个晶体管密度的集成电路（IC）。更高的晶体管密度意味着微处理器和其他高性能芯片上的散热面积更少——甚至热点更高。
此外，微型化元件通常被封装在节省空间的IC芯片载体中，如芯片级封装和球栅阵列（BGA），将热量限制在微小的外壳内。更紧密的封装技术，例如系统单芯片（SoC），其中组件堆叠在一起，也加剧了散热问题。
Managing heat dissipation by design
通过设计管理散热
高效的热管理已成为现代电子设计和封装的首要任务。必须在芯片、组件和板级别上移除热量，以平衡性能、可靠性、成本，在某些情况下还要考虑重量。有三种传热方式：传导、对流和辐射。
热管理的目标是确定一种经济高效的方法，使用一种或多种传热技术将热量从设备转移到环境。散热器通常用于将热能从微处理器、功率晶体管、LED阵列和其他设备转移到周围的空气中。通常由由铝合金或其他金属制成的散热器，其结构包括一个带有鳍片或其他突起物的平面表面，这些设计旨在增加其表面积。
该平面表面与电子设备接触，以便热量从设备流向散热器，通过散热器传导，并对流到周围空气中。通过对流传热的量与传热点处的表面积成正比，因此散热器的大面积显著增加了向空气散发的热量。
图1.散热器将热量从功率器件转移到周围的空气
Special materials transfer heat across interfaces
特殊材料在界面间传递热量
专门配制的热界面材料（TIM）通常应用于发热装置和散热器之间，以填充隔热空气间隙并最大化热量传递效率。TIM的特点是其导热系数，该值通常超过0.3 W/mK - 比空气（0.022 W/mK）高十倍以上。由于金属散热器比TIM具有更好的导热性，因此通过最小化TIM厚度并消除多余材料可以实现最佳热效率。
热脂、相变材料和热导电环氧树脂是当今市场上众多热界面材料中的一种。选择适合特定应用的TIM取决于诸如功率密度、处理要求、可返工性以及其他关注的应用参数。由于它们除了具有传热能力外，还提供附着和其他功能，因此导电环氧树脂通常比其他替代品更受欢迎。这些多功能系统在需要机械连接和稳定性的解决方案以及其它好处的情况下，提供了尺寸和重量的优势。
Thermally conductive systems perform multiple fun-ctions
多功能导热复合材料
导热聚合物化合物由环氧树脂、硅胶或弹性体配方组成，这些配方填充了导热金属、陶瓷或纳米技术颗粒.
表1常见材料的热导率
导热聚合物化合物由环氧树脂、硅胶或弹性体配方组成，这些配方填充了导热金属、陶瓷或纳米技术颗粒。典型导电值范围从1.5到3.0 W/mK，某些特别配方的等级可以达到高达4.0 W/mK。对于给定类型的填料，配方可以通过增加填料颗粒浓度来实现更高的热导率值。然而，这与粘合强度存在权衡关系，因为更多的填料意味着更少的聚合物分子可用于凝聚力。这种权衡对大多数电子应用来说不是问题，因为粘合的电子元件通常不会受到很大的力。
众所周知，粘合剂和相关化合物具有平衡各种物理、电气和机械性能的能力。配方设计通过选择树脂和硬化剂、填料类型和浓度以及其他添加剂，并通过控制固化的程度和方法，使性能适应特定的应用。导热环氧树脂具有耐化学性和防潮性，包括可低温使用的等级以及耐超过260°C的温度的等级。除了管理热量外，还提供旨在保护电子器件免受冲击和振动，以及能够承受热循环的配方和符合低释气标准。具有不同粘度、模量和固化时间表的单组分和双组分化合物，以及环氧薄膜，为工程师提供了各种应用选择。
图2.高导热性、最小的粘合线厚度、完全聚合和消除空隙有助于最大限度地减少沿热路径的热阻
固化条件会影响粘合剂化合物的导热性。过低的固化温度会导致缓慢固化和较低的交联密度，而过高的固化温度会产生高放热量，可能导致粘合界面膨胀。通过由有经验的配方师推荐的固化计划实现完全聚合时，可以获得最佳的导电性。在完全固化后，导热填料颗粒彼此接触，促进更有效的热传导。
正确应用导热胶的产品对于高效的热传递至关重要。如图2所示，均匀、薄的粘结线和消除空气间隙是重要的。
热传导环氧树脂通常用于在高功率半导体芯片粘接、散热器连接以及将温度敏感元件固定到印刷电路板（PCB）等应用中实现双重目的：粘合和导热。它们还被用作BGA封装中的芯片与散热片之间的热粘结界面。
虽然大多数热导性环氧树脂是电绝缘的，但一些等级通过使用金属填料结合了热导性和电导率，并且可以作为PCB上的电气接地。相关的热导性灌封化合物用于从变压器、线圈和电源转移热量的同时保护它们免受冲击、振动和其他环境条件的影响。热导性环氧树脂还可以充当密封剂来保护传感器、连接器和引脚同时管理热量。
Thermally conductive compounds extend component life
导热化合物延长组件寿命
如今的高性能电子设备正在将更多的功能挤进更紧凑的封装中。市场对性能改进和高级功能的需求转化为更高的功率需求 - 产生更高的热量输出。为了防止组件过早失效并延长产品寿命，高效的散热是必不可少的。导热化合物有助于优化多种行业各种应用中的界面传热。除了提供热量传输外，这些粘合剂、密封胶和灌封材料还提供了附着、环保和其他功能，使电子系统更小、性能更强。
Thermal Conductivity and Thermal Resistance
导热系数和热阻
导热系数量化了材料通过传导传递热量的能力。通常用κ表示，定义为在给定时间内，在样品上施加温度梯度时，跨过已知样本面积的热量能量转移量。常见的导热系数单位是：
导热系数的倒数或逆数是热阻。 热阻（1/κ）表征材料抵抗热量流动的能力。 无论是导热系数还是热电阻都是温度函数，两者都是基本的材料属性；也就是说，它们与特定器件及其几何形状无关。 在实际应用中，导热系数很重要，但不足以评估热性能，因为特定器件的几何形状也是一个重要的考虑因素。 最好通过考虑特定对象的热阻来确定传热效率。
热阻（R）衡量物体对热量流动的阻力，由其热电阻率和几何形状决定。物体的热阻是温度差与功率损耗之比，并可表示为物体的几何形状和热电阻率的函数：
其中，L是物体的厚度，A是它的表面积，κ 是它的导热性。这种关系表明，随着表面积的增加，热阻减小 (这是散热器的关键原理)，并且随着厚度的增加，热阻增加。对于用于将散热器粘合到电子组件上的导热胶，可通过最小化粘合胶厚度来实现最佳热传递。在某些情况下，导热环氧树脂中填料颗粒的大小决定了在不牺牲粘结强度的情况下可实现的最小粘结线厚度。典型的粒径为40μm，然而，主粘合剂已开发出了专有的填料，直径仅为3μm，可在不影响粘合强度的情况下提高传热能力。
为了实现最高效的热传递，从发热装置到冷却介质（例如散热器周围的空气）的路径总热阻应最小化。这可以通过选择导热系数高的热传导化合物、完全固化、确保充分润湿和粘合线均匀性、将粘合厚度降至最低以及消除粘合胶上间隙来实现.
High thermal conductivity optical module adhesiver
高导热光模块粘接胶
高导热光模块粘接胶是一种专门设计用于光通信模块（如光纤收发器、光模块等）中的高性能胶粘剂。这类胶粘剂不仅需要具备良好的粘接性能，还需要具有优异的导热性能，以确保光模块内部产生的热量能够有效散发出去，从而保证设备的稳定运行和延长使用寿命。
图3. 高导热光模块粘接胶
应用场景
光模块组装：用于固定激光二极管（LD）、光电二极管（PD）及其他关键组件，确保它们紧密接触并有效散热。
散热管理：作为界面材料，填充于发热元件与散热器之间，改善热传导路径，降低热阻。
防护作用：提供一定的物理保护，防止灰尘、湿气侵入，同时增强抗振性能，保障光模块在运输和使用过程中的稳定性。
