"Los materiales conductores térmicos tradicionales son en su mayoría metales como Ag, Cu, A1 y óxidos metálicos como A12O3, MgO, BeO y otros materiales no metálicos como grafito, negro de carbón, Si3N4, A1N.

Con el desarrollo de la producción industrial y de la ciencia y la tecnología, la gente ha planteado nuevos requisitos para los materiales conductores térmicos, con la esperanza de que los materiales tengan un excelente rendimiento general.

Por ejemplo, en el campo eléctrico y electrónico, debido al rápido desarrollo de la tecnología de integración y la tecnología de ensamblaje, el volumen de los componentes electrónicos y los circuitos lógicos se ha reducido miles de veces, lo que requiere materiales aislantes de alta conductividad térmica.

En las últimas décadas, el campo de aplicación de los materiales poliméricos se ha ido ampliando, y la sustitución de diversos materiales utilizados en las industrias tradicionales, especialmente los materiales metálicos, por materiales poliméricos sintéticos se ha convertido en una de las direcciones de los esfuerzos de investigación científica mundiales."

¿Qué es una película de silicona termoconductora?

La película de silicona termoconductora es un tipo de material medio termoconductor que se sintetiza mediante un proceso especial con silicona como material base y diversos materiales auxiliares como óxidos metálicos.

Goma de silicona termoconductora es un material compuesto de polímero con resina de silicona como material de unión y relleno de polvo termoconductor para lograr el propósito de la conductividad térmica.

Matrices y rellenos de películas de silicona termoconductoras de uso común

Resina de silicona (materias primas básicas)

1. Relleno de conductividad térmica de aislamiento: óxido de aluminio, óxido de magnesio, nitruro de boro, nitruro de aluminio, óxido de berilio, cuarzo y otros plastificantes de silicona.

2. Retardante de llama: hidróxido de magnesio, hidróxido de aluminio

3. colorante inorgánico (distinción del color)

4. agente reticulante (requisitos de adherencia)

5. catalizador (requisitos del proceso de moldeo)

Nota: La película de silicona conductora del calor desempeña la función de conductividad térmica, formando una buena trayectoria térmica entre el cuerpo calefactor y el disipador de calor, y el disipador de calor, las fijaciones estructurales (ventilador), etc. juntos para formar un módulo disipador de calor.

Los rellenos incluyen los siguientes rellenos metálicos e inorgánicos.

1. Relleno de polvo metálico: polvo de cobre. Polvo de aluminio. Polvo de hierro. Estaño en polvo. Níquel en polvo, etc.

2. Óxidos metálicos: óxido de aluminio. Óxido de bismuto. Óxido de berilio. Óxido de magnesio. Óxido de cinc.

3. Nitruros metálicos: nitruro de aluminio. Nitruro de boro. Nitruro de silicio.

4. Inorgánicos no metálicos: grafito. Carburo de silicio. Fibra de carbono. Nanotubos de carbono. Grafeno. Carburo de berilio, etc.

Clasificación del gel de sílice termoconductor

Las siliconas térmicamente conductoras pueden dividirse en juntas de silicona termoconductoras y juntas sin silicona. El rendimiento del aislamiento eléctrico de la gran mayoría de gel de sílice térmicamente conductor viene determinado en última instancia por el rendimiento del aislamiento de las partículas de relleno.

1. Juntas de silicona térmicamente conductoras

Las juntas de silicona térmicamente conductoras se subdividen en muchas subcategorías, cada una con sus características diferentes.

2. Juntas sin silicona  

La junta sin silicona es un material de alta conductividad térmica, autoadhesivo por ambas caras, y presenta una baja resistencia térmica y buenas características de aislamiento eléctrico bajo una baja fuerza de compresión cuando se utiliza en el montaje de componentes electrónicos. Puede trabajar de forma estable a -40℃~150℃. Cumple los requisitos del grado ignífugo UL94V0.

Mecanismo de conductividad térmica del gel de sílice termoconductor

La conductividad térmica del gel de sílice termoconductor depende de la interacción entre el polímero y el relleno termoconductor. Los distintos tipos de rellenos tienen diferentes mecanismos de conductividad térmica.

1. La conductividad térmica del relleno metálico              

La conductividad térmica de la carga metálica se debe principalmente al movimiento de electrones, y el proceso de movimiento de electrones va acompañado de la transferencia de calor elevado.

2. La conductividad térmica del relleno no metálico

La conductividad térmica de los materiales de relleno no metálicos se basa principalmente en la conductividad térmica de los fonones, y su velocidad de difusión térmica depende principalmente de la vibración de los átomos vecinos o de los grupos de enlace. Incluye óxidos metálicos, nitruros metálicos y carburos.

¿Cómo utilizar una lámina de silicona termoconductora?

La película de silicona termoconductora suele añadirse al diseño estructural y al diseño de hardware y circuitos en la fase inicial del diseño.

Los factores que deben tenerse en cuenta son la conductividad térmica, la estructura, la compatibilidad electromagnética, la absorción acústica y de vibraciones, las pruebas de instalación, etc.

1. Elegir la solución de disipación de calor excesivo: productos electrónicos ahora a la tendencia corta y delgada, el uso general de disipación de calor pasiva, la solución tradicional disipador de calor es el principal; ahora la tendencia es eliminar el disipador de calor, el uso de disipador de calor estructural (soporte de metal, carcasa metálica);

O la solución de disipadores de calor y la combinación de programas de piezas estructurales de disipación de calor; en función de los distintos requisitos y entornos del sistema, elija la solución más rentable.

2. Si el programa del disipador de calor es, no se recomienda utilizar directamente la baja conductividad térmica del adhesivo de doble cara, también no se recomienda utilizar el grasa de silicona termoconductora que no tiene la función de absorción de impactos; se recomienda el uso de la conexión de metal o de plástico pushpin para operar, elija 0,5 mm de espesor de la película de silicona térmicamente conductor con el uso de estos dos programas fáciles de instalar y operar.

Pero también no puede ser utilizado por el pegamento, el efecto de disipación de calor de transferencia será mucho mejor que el adhesivo de doble cara conductor térmico, más seguro y fiable. El coste total, incluyendo el precio unitario, mano de obra y equipo será más competitivo.

3. La elección de las piezas estructurales de disipación de calor clase de disipación de calor, es necesario tener en cuenta las piezas estructurales de disipación de calor en la superficie de contacto de la estructura de la forma de protuberancia local, la evitación local, etc., en la estructura del proceso y el tamaño de la silicona termoconductora película para elegir un buen equilibrio.

Si el proceso lo permite, se recomienda no elegir una película de silicona conductora del calor especialmente gruesa. En general, se recomienda utilizar un adhesivo de una sola cara para facilitar la operación y pegar la cara adhesiva a la estructura de disipación de calor;

Aquí debemos elegir especialmente una buena relación de compresión para garantizar una cierta presión a la película de silicona termoconductora.

El grosor de la película de silicona termoconductora debe ser mayor que el espacio teórico entre la estructura de disipación de calor y la fuente de calor, generalmente de 1 mm a 2 mm más.

La elección de las piezas de la estructura de disipación de calor también se debe considerar en el diseño de PCB de la ubicación de los componentes, hey, ht y la forma del paquete, puede colocar algunas fuentes de calor con regularidad, lo que reduce el costo de las piezas de la estructura de disipación de calor.

Cómo elegir una lámina de silicona termoconductora？

Selección de la conductividad térmica

La elección de la conductividad térmica depende principalmente del tamaño de la fuente de calor consumo de energía, así como el tamaño del disipador de calor o estructura térmica de la capacidad de disipación de calor.

Los parámetros generales de especificación de temperatura de los chips son relativamente bajos, o más sensibles a la temperatura, o la densidad de flujo de calor es relativamente grande (generalmente superior a 0,6w/cm3 necesita hacer tratamiento de disipación de calor, la superficie general es inferior a 0,04w/cm2 sólo necesita procesamiento de convección natural puede ser) estos chips o fuentes de calor necesitan ser tratamiento de disipación de calor y tratar de elegir un alto coeficiente de conductividad térmica de la película de silicona conductora térmica.

La industria de la electrónica de consumo generalmente no permite que la temperatura de unión del chip supere los 85 grados, también se recomienda controlar la superficie del chip en la prueba de alta temperatura a menos de 75 grados, los componentes de toda la placa también son básicamente componentes de grado comercial, por lo que se recomienda que la temperatura interna del sistema a temperatura ambiente no supere los 50 grados.

La primera aparición de la superficie o el cliente final por la superficie puede ponerse en contacto con la temperatura recomendada a temperatura ambiente debe ser inferior a 45 grados. La elección de una película de silicona conductora térmica con alta conductividad térmica puede cumplir con los requisitos de diseño y preservar cierto margen de diseño.

Nota Densidad del flujo de calor: se define como la cantidad de calor que pasa a través de una sección transversal por unidad de superficie (1 metro cuadrado) por unidad de tiempo (1 segundo).

La temperatura de unión suele ser superior a la temperatura de la carcasa y a la temperatura de la superficie del dispositivo. La temperatura de unión puede medir el tiempo necesario para disipar el calor de la oblea semiconductora a la carcasa del dispositivo del paquete y la resistencia térmica.

Los factores que afectan a la conductividad térmica de la silicona térmica

1. El tipo y las características del material de la matriz polimérica

Cuanto mejor sea la dispersión del material de relleno en la matriz y cuanto mejor sea la combinación de matriz y material de relleno, mejor será la conductividad térmica del material compuesto termoconductor.

2. Tipo de relleno                

Cuanto mayor sea la conductividad térmica del relleno, mejor será la conductividad térmica de los materiales compuestos de interfaz térmica térmicamente conductores.

3. Forma del relleno                

En términos generales, el orden de facilidad para formar una ruta de conductividad térmica es whisker > fibra > escama > gránulo, cuanto más fácil sea el relleno para formar una ruta de conductividad térmica, mejor será la conductividad térmica.

4. El contenido del relleno                

La distribución del relleno en el polímero determina la conductividad térmica del material compuesto. Cuando el contenido de relleno es pequeño, el efecto de conductividad térmica no es evidente; cuando el relleno es demasiado, las propiedades mecánicas del material compuesto se verán muy afectadas.

Cuando el contenido de relleno aumenta hasta un cierto valor, los rellenos interactúan entre sí para formar una cadena de red termoconductora en forma de red o de cadena en el sistema, y la conductividad térmica es mejor cuando la dirección de la cadena de red termoconductora coincide con la dirección del flujo de calor. Por lo tanto, existe un valor crítico de la cantidad de relleno conductor térmico.

5. Características de adherencia de la interfaz entre el material de relleno y el sustrato                 

Cuanto mayor sea el grado de combinación del relleno y el sustrato, mejor será la conductividad térmica, la selección de un agente de acoplamiento adecuado para el tratamiento de la superficie del relleno, y la excelente conductividad térmica se puede aumentar en 10% -20%.