散熱膠

散熱膠也稱為導熱膠，是有良好熱傳導能力的黏合劑，用在電子元件和散熱片之間的接合。散熱膠可以是膏狀的（類似散熱膏），也可以是雙面膠帶的型式。

散熱膠常用在要固定集成電路和散熱片，而且沒有其他固定方式的情形下。

散熱膠主要由樹脂基體與導熱功能填料構成，多半是由環氧樹脂（膏狀散熱膠）或是氰基丙烯酸酯（帶狀的散熱膠）二種成份組成的。熱傳導材料可以包括金屬、金屬氧化物、二氧化矽或是陶瓷微球。後者常用到需要較高介電強度的產品，不過其代價是熱導率會比較差。

導熱膠粘劑在大多數基材上粘接能力可靠，防止粉塵、水氣、振動衝擊或化學物質腐蝕，同時也處理散熱問題，輕質、環保、長期可靠與低成本，廣泛用於電子封裝、傳感器、功率部件、新能源、交通運輸、消費者設備、電訊設備、航空航天、醫藥以及國防等行業。

給終端用戶改裝的散熱片可能會附一片散熱膠。若是由電子元件供應商販售的產品，很少會另外加上散熱膠。

傳熱

散熱膠一般為聚合物，而純聚合物中，聲子振動機理占據熱傳遞的主要地位，其導熱係數可由德拜公式導出：

$k={\frac {C_{p}vl}{3}}$

其中${\textstyle k}$為導熱係數，單位W/(m×K)；${\textstyle C_{p}}$為聚合物比熱容，單位J/(kg×K)；${\textstyle v}$為聲子平均速率，單位cm/s；${\textstyle l}$為聲子平均自由程，單位m。

結晶型聚合物的聲子平均自由程較長，聲子傳輸集中，散射較少，因而導熱係數較高；常見的聚合物樹脂一般為無定型，導熱係數一般在0.2~0.5W/(m·K)範圍。導熱膠粘劑中常用的聚合物樹脂基體環氧樹脂，其結構越規整，分子鏈越高度有序，熱傳導越集中與迅速 。通過改變分子結構（如取向結構、液晶結構和晶體結構等）可提高環氧樹脂的本徵導熱係數。

除提高基體本徵熱導率外，導熱膠粘劑更傾向採用導熱粒子填充，增強導熱效果。對於這種複合型熱界面材料，導熱係數${\textstyle k}$由樹脂與粒子分別貢獻而成。不同導熱功能粒子由於自身本徵熱導率與形貌差異，在環氧導熱膠 粘劑中表現出不同的導熱能力。

對實際熱傳導系統，微觀層面上兩界面接觸處的粗糙度造成了實際有效接觸面積較小，傳熱作用較弱；使用導熱膠粘劑填充可以增大傳熱面積，降低熱阻，提高熱傳遞的效率。

大多熱固性導熱膠粘劑通過加成或縮聚反應形成三維交聯網絡，可通過修飾膠粘劑分子鏈，提高本體強度與引入極性官能團提高對基材粘接力；另一方面通過表面處理，可以增加表面張力和粗糙度。

有機矽分子結構較為特殊，可在矽氧烷聚合物上接枝長鏈 α-烯烴（C>8）形成有機矽蠟，獲得一定相變能力，能在恰當時候降低熱阻，提升導熱效果。

現狀

導熱膠粘劑作為熱界面材料，其目的是降低相鄰兩界面的溫度差，迅速傳輸熱量，因此其內部需建立最多最短有效熱傳導路徑，並最小化導熱功能粒子與膠粘劑樹脂基體的界面間熱阻以及導熱膠粘劑與界面的接觸熱阻。

相關條目

• 電腦硬體冷卻
• 熱熔膠
• 相變材料
• 導熱墊
• 散熱膏
• 熱傳導係數列表

延伸閱讀

• Chen, W.T.; Nelson, C.W. Thermal Stress in Bonded Joints (PDF). IBM Journal of Research and Development: 179–188. [2020-07-29]. （原始內容存檔 (PDF)於2020-07-29）.