IGBT模塊熱界面材料介紹
接觸熱阻的存在會顯著降低兩個界面之間的熱流量，同時也增大兩個界面之間的溫差。
一般用來降低界面接觸熱阻的方法是填充柔軟的易變形的高導熱系數的材料，即熱界面材料（Thermal Interface Materials，TIM）。
熱設計作為一個專門的學科成功地解決了設備中熱量的損耗或保持問題。在熱設計中往往需要考慮功率器件與散熱器之間的熱傳導問題。合理選擇熱傳遞介質，不僅要考慮其熱傳遞能力，還要兼顧生產中的工藝、維護操作性及優良的性價比。
一、常見的熱界面材料
（l）相變導熱絕緣材料（導熱相變材料,如kensflow系列導熱相變材料）
利用基材的特性，在工作溫度中發生相變，從而使材料更加貼合接觸表面，同時也獲得了超低的熱阻，更加徹底地進行熱量傳遞，是CPU、模塊電源, IGBT等重要器件的可靠選擇。
（2）導熱導電襯墊（導熱石墨片）
特殊工藝和先進技術的結晶，超乎尋常的導熱能力和低電阻是在特殊場合使用的材料，其熱傳導能力和材料本身具備的柔韌性，很好地貼合了功率器件的散熱和安裝要求。
（3）熱傳導膠帶（導熱雙面膠帶）
廣泛應用在功率器件與散熱器之間的粘接，能同時實現導熱、絕緣和固定的功能，能有效減小設備的體積，是降低設備成本的有利選擇。
（4）導熱絕緣彈性橡膠（導熱硅膠片）
具有良好的導熱能力和高等級的耐壓，符合目前電子行業對導熱材料的需求，是替代硅脂導熱膏加云母片的二元散熱系統的最佳產品。該類產品安裝便捷，利于自動化生產和產品維護，是極具工藝性和實用性的新型材料。
（5）柔性導熱墊（柔性硅膠導熱墊,如kentherm3000系列導熱硅膠墊片）
一種有較厚的導熱襯墊，專門為利用縫隙傳遞熱量的設計方案生產，能夠填充縫隙，完成發熱部位與散熱部位的熱傳遞，同時還能起到減振、絕緣、密封等作用，能夠滿足設備小型化、超薄化的設計要求。
（6）導熱填充劑（導熱填充膠）
也可以作為導熱膠使用對接觸面或罐狀體的填充，
不僅具有導熱的功效，也是粘接、密封灌封的上佳材料。通過傳導發熱部件的熱量。
導熱絕緣灌封膠適用于對散熱性要求高的電子元器件的灌封。該膠固化后導熱性能好，絕緣性優，電氣性能優異，粘接性好，表面光澤性好。
二、導熱硅脂的使用
電力電子半導體與散熱器之間傳熱介質一般都采用導熱硅脂。導熱硅脂的導熱系數為0.5～6 W/m·K[80,81]。
導熱硅脂一般以二甲硅油為基礎油，通過添加不同粒徑和含量的Al、Cu、 Ag、A1N、SiC和石墨等材料，制備了單一填料的單組分以及兩種或兩種以上的填料大小搭配的二元或多元混合導熱硅脂[82]。
電子元器件受制造工藝和裝夾方法的限制，其發熱元件和散熱片之間總是存在著微小的空隙，一般來說空氣的傳熱系數小，降低了傳熱性能。導熱硅脂具有良好的流動性，通過填充上述空隙，從而保證了電子元器件和散熱片之間的緊密接觸，并增加了接觸面積、提高了傳熱性能，其導熱性能遠大于空氣，進而能最大限度地將發熱元件工作時所產生的熱量迅速均勻地傳至散熱片。導熱硅脂在熱界面材料中的應用如圖3-25所示。
圖3-25 導熱硅脂在熱界面材料中的應用示意圖
涂覆導熱硅脂根據對傳熱效果的要求各不相同。正確的方法是在CPU芯片表面薄薄地涂上一層，基本上能覆蓋芯片即可。如果涂抹得過多，則會不利于熱量的傳導。
導熱硅脂涂覆工藝過程分為三個步驟，如圖3-26所示。
圖3-26 導熱硅脂涂覆工藝過程
1）除油，清洗待涂覆表面，除去油污。
2）涂覆，將導熱硅脂均勻的涂覆在待涂覆表面，導熱硅脂的使用不是涂得越多越好，而是在保證填滿間隙的前提下越薄越好（一般為100μm）。
3）除氣，可通過靜置、加壓等各種辦法來除去夾層空氣。
除了普通的涂覆工藝，一些學者還進行了相關的涂覆研究。文獻介紹了采用絲網印刷工藝涂敷后的導熱硅脂分布均勻，提高了IGBT的散熱性[83]。絲網印刷的硅脂涂抹及效果如圖3-27所示。
圖3-27 絲網印刷的硅脂涂抹及效果
