相變化材料選型指南
相變化材料需依相變溫度、工作溫度、原始厚度、壓合厚度、熱阻、組裝壓力、絕緣需求及成型方式選擇。材料必須在設備運轉時充分軟化並潤濕接觸面，才能有效降低介面熱阻。
確認相變溫度
相變溫度決定材料何時由固態開始軟化，需配合元件啟動後的實際工作溫度選擇。
- 元件啟動與穩態溫度
- 散熱器表面溫度
- 相變溫度
- 低溫啟動時間
- 是否能完成首次熱循環
若介面溫度長時間低於相變溫度，材料可能無法充分軟化與潤濕接觸面，實際熱阻也可能高於預期。
選擇原始材料厚度
原始厚度需涵蓋表面平整度、組裝公差與局部高度差，同時避免選用過厚材料增加熱傳距離。
- 晶片與散熱器平整度
- 初始接觸間隙
- 機構組裝公差
- 可選片材厚度
- 安裝後的實際壓合狀態
相變化材料主要用於填補接觸面的微觀粗糙度與極小間隙，不適合取代厚型導熱墊片處理明顯高度差。應依表面平整度、機構公差及產品可供厚度選擇。
比較壓合厚度與熱阻
材料達到相變溫度並受壓後，會形成極薄的介面厚度（BLT）。BLT 越薄，通常越有利於縮短熱傳路徑。
- 最小 BLT
- 實際鎖附壓力
- 壓合後接觸面積
- 不同厚度下的熱阻
- 熱循環後的介面穩定性
原始片材厚度不等於相變壓合後的 BLT。選材時應同時比較不同產品在指定溫度與壓力下的最終 BLT及熱阻表現。
評估導熱係數與實際熱阻
導熱係數代表材料本身的熱傳能力；實際散熱效果仍受到 BLT、安裝壓力、表面粗糙度及潤濕程度影響。
- 導熱係數
- 指定壓力下的熱阻
- 元件功耗與熱流密度
- 接觸面積
- 穩態與峰值溫度
不可只比較導熱係數。對相變化材料而言，能否形成薄而完整的接觸介面，往往比規格表上的單一導熱數字更關鍵。
確認組裝壓力
適當壓力可協助軟化後的材料排除空氣、潤濕接觸面並形成穩定 BLT。
- PCB 彎曲風險
- 相變後材料位移
- 表面服貼需求
壓力不足可能造成局部接觸不良；壓力過高則可能增加晶片、焊點及 PCB 的機械負擔。應依實際機構進行壓力與熱阻驗證。
選擇材料形式與加工方式
相變化材料可依組裝方式選擇捲材、片材或客製模切，適用人工貼裝及自動化量產。
- 捲材或片材
- 客製模切尺寸
- 開孔與異形輪廓
- 離型膜設計
- 人工或自動化貼裝
- 定位精度與取放方式
細小、狹長或多開孔形狀，需確認模切公差、離型膜剝離性及自動取放穩定度，避免材料在貼裝時拉伸、折損或偏位。
確認電氣絕緣需求
電氣特性可能以特定材料厚度與測試條件取得，不可直接套用至所有厚度。正式選用時，仍應依實際工作電壓、使用厚度及安全規範確認。
- 工作電壓
- 表面電阻率
- 體積電阻率
- 材料實際厚度
- 金屬散熱器與元件間距
電氣規格可能以特定測試厚度取得，不能直接套用至所有片材厚度。PCM900 官網的電氣數據標示於 1.0 mm 測試條件，正式選用仍應依實際厚度與安全規範確認。
評估使用環境與可靠度
材料需在高低溫循環及長時間運轉後，維持接觸狀態與熱傳性能，避免發生 Pump-out 或 Dry-out。
- 長時間工作溫度
- 高低溫循環
- 持續鎖附壓力
- 振動與衝擊
- Pump-out 風險
- Dry-out 風險
- 老化後熱阻變化
「抗 Pump-out」不代表任何壓力、溫度與結構下都不會位移。仍需以實際機構進行長時間運轉與熱循環驗證。
確認材料相容性
光學、精密接點或污染敏感設備，需進一步確認材料樹脂系統、揮發物與周邊材質相容性。
- 矽型或非矽型
- 光學與接點污染風險
- 真空或密閉環境
- 金屬與塑膠材質相容性
- 清潔度與揮發要求
非矽型不等於自動符合低揮發或 ASTM E595。若用於真空、光學或航太環境，仍須依個別產品測試資料確認。
進行樣品與實機驗證
規格資料適合初步篩選，最終需在實際功耗、壓力、厚度與熱循環條件下驗證。
- 元件實際溫升
- 首次相變後的熱阻
- 壓合後 BLT
- 熱點與溫度分布
- 材料位移或溢出
- 拆解後介面狀態
- 長時間運轉穩定性
測試應包含冷啟動、首次升溫相變及後續熱循環。只測材料加熱後的最佳狀態，容易漏掉設備剛啟動時的散熱表現。
注意事項：測試應包含冷啟動、首次升溫相變及後續熱循環。只測材料加熱後的最佳狀態，容易漏掉設備剛啟動時的散熱表現。
快速選型對照
| 主要需求 | 選擇方向 |
|---|---|
| 工作溫度可穩定達到材料相變點 | 選擇相變溫度符合設備條件的產品 |
| 接觸面平整、間隙極小 | 適合相變化材料 |
| 存在明顯高度差或大間隙 | 改評估導熱墊片或液態填縫材料 |
| 追求極薄介面與低熱阻 | 比較相變後 BLT 與指定壓力下熱阻 |
| 元件可承受壓力有限 | 選擇較低壓力即可充分潤濕的產品 |
| 需要乾淨、快速組裝 | 選擇片材或客製模切件 |
| 需要自動化大量貼裝 | 選擇捲材及適合自動取放的結構 |
| 接近光學或精密接點 | 評估非矽型及低揮發測試資料 |
| 具有電氣隔離需求 | 確認實際厚度下的絕緣規格 |
| 長時間反覆熱循環 | 評估 Pump-out、Dry-out 與老化後熱阻 |
選擇適合的相變化材料產品
室溫下呈固態片材，方便裁切、定位與自動化貼裝；達相變溫度後軟化並潤濕接觸面，以極薄 BLT 填補微觀空隙，降低介面熱阻及長期 Pump-out、Dry-out 風險。
低介面熱阻
相變後形成極薄 BLT，縮短熱傳路徑。
微觀填隙
軟化後潤濕表面，填補細微凹凸與空氣間隙。
製程便利
提供矽型與非矽型配方。
長期可靠
降低 Pump-out 與 Dry-out 對散熱性能的影響。
電氣絕緣
兼顧熱傳效率與元件、金屬散熱器間的隔離需求。
AI 伺服器
高效能運算
網通設備
遊戲主機
電源模組
車用電子
相變化材料安裝步驟
表面清潔
清潔元件與散熱器表面
撕除底膜
移除第一層離型膜
對位貼附
對準安裝位置貼附墊片
撕除上膜
移除上層離型膜
均勻壓合
安裝散熱器並均勻施壓
特性介紹
非矽型
降低矽氧烷揮發與接點污染風險
針對材料揮發物、凝結物及水氣再吸收等特性進行評估，降低真空或密閉環境中對鏡頭、感測器與精密元件的污染風險。
低介面熱阻
極薄 BLT 縮短介面熱傳路徑
材料升溫軟化後填補接觸面的微觀凹凸，排除空氣間隙並形成極薄介面，提升熱源至散熱器的傳熱效率。
抗 Pump-out
熱循環後仍維持介面穩定
透過穩定的相變化基材設計，降低長時間熱循環與壓力變化造成材料逐漸泵出、位移及熱阻升高的風險。
抗 Dry-out
降低長時間運轉造成的乾涸劣化
材料在反覆升降溫及長時間使用後，仍能維持必要的介面潤濕與熱傳性能，提升設備長期散熱可靠度。
絕緣
導熱同時提供電氣隔離保護
藉由高體積電阻率與絕緣破壞電壓，在元件與金屬散熱器之間提供電氣隔離，適合功率元件及高電壓電子模組。
自動化組裝
固態片材簡化量產貼裝製程
室溫下保持固態，無需點膠設備，可製成捲材、片材及客製模切件，適合乾淨快速的自動化大量生產。
相變化材料常見問題
相變化材料與導熱膏有什麼差異？
相變化材料在室溫下為固態片材，可直接裁切、貼附及自動化組裝；升溫後才會軟化並潤濕介面。導熱膏在室溫下即可流動，填隙能力佳，但需要點膠設備與用量控制，也較需注意 Pump-out、溢膠及製程清潔。
相變化材料與導熱墊片有什麼差異？
相變化材料適合平整表面與極小間隙，相變後可形成極薄 BLT，追求低介面熱阻；導熱墊片則可填補較大的高度差及機構公差，並提供緩衝與壓縮能力。
設備溫度未達相變溫度，材料還能導熱嗎？
材料仍具有導熱能力，但若未達相變溫度，可能無法充分軟化、潤濕表面及排除微觀空隙，因此實際介面熱阻可能高於完成相變後的狀態。
相變化材料的厚度應該怎麼選？
應依接觸面平整度、表面粗糙度、組裝公差及所需 BLT 選擇。材料需足以形成完整接觸，但不宜用來填補明顯的大間隙；不同產品可提供不同厚度及成型規格。
原始厚度與 BLT 有什麼不同？
原始厚度是貼裝前片材的厚度；BLT 是材料相變並受壓後，在熱源與散熱器之間形成的最終介面厚度。評估熱阻時應以實際 BLT 為重要依據。