現代功率電子器件還在遵從着摩爾定律,集成電路中的晶體管的密度還在持續增加,產生的熱量也隨之增加。因此,散熱設計工程師也必須要改進他們的散熱方法。今天我們介紹一種廣泛使用工程環氧材料的熱管理應用。
電源、整流器、或者變速馬達控制器,這些器件在設計過程中要花費很多心思去考慮散熱。可以根據晶體管數據表或實際實驗數據,瞭解到到底有多少熱量需要被散發。再根據這個數值,來選擇用哪種散熱方式:自然對流、強制對流,或者翅片散熱器。
最常見的散熱器採用模具軋製成型。在生產商設計散熱器的形狀時,主要的影響因素就是翅片面積和間距。但是,軋製型翅片的間距會受限於模具材料的強度。翅片的寬高比,或者翅片的高度除以間距一般限制在大約5:1到10:1,取決於所用的模具和生產數量。也就是説,對於給定的面積,該模具軋製成型散熱器對散發的熱量有上限。可以通過增加風扇強制流經翅片來增強。但是,假如需要散發的熱量比通過強制對流形式能帶走的熱量還要多時,怎麼辦呢?
對於面積小而發熱高的應用,接合式翅片散熱器就成了一種普遍的選擇。接合式翅片散熱器具有分離的翅片,這些翅片是後固定到底板上的。這種加工方式在生產中不會受到軋製成型工藝的限制。翅片的寬高比只需要根據實際情況進行考慮。翅片固定到基座上的方式有多種。釺焊是非常常用的工藝,但是這種工藝會讓工人們有暴露在異常高温下的風險。一種簡單且安全地進行翅片和底板固定的方法就是採用高導熱環氧膠。


而環氧膠本身不怎麼導熱,所以高導熱的環氧膠都是有填料的體系。為一個特定的應用需求挑選適宜的填料時,會有很多的選擇。大多數膠粘式翅片散熱器是用6063-T5及1100-H14鋁製備的,因此填料如果導電也不會成為問題,那麼使用鋁填料體系就是個不錯的選擇。
除了填料的選擇,這類高導熱環氧膠也需要對其它性能進行優化。因為熱量會流經膠水材料,所以必須要考慮到高温情況下的粘接力和硬度。裝配的難易程度同樣也需要考慮,未固化時的膠水粘度就是需要注意的另一項性能。設計工程師可以和環氧膠配方師通力合作,來縮短開發週期,並確保可以滿足該應用的最佳產品。
採用高導熱環氧膠進行裝配時,生產上可以極大地進行簡化。Epoxies 70-3812就是一款鋁填料的環氧膠水,特別設計用於需要高導熱和強力結構強度的熱沉粘接。此外,70-3812還符合NAS低溢氣要求(ASTM E-595-07)。它的粘度非常適宜於粘接翅片式散熱器、摺疊式翅片散熱器、pin-fin針式散熱器以及擠壓成型的鋁管散熱器。

70-3812是雙組份體系,可以室温固化,也可用低温加熱固化。10:1的混合比例對於無論手工混合還是設備混合都很友好。