"Bahan-bahan konduktif termal tradisional sebagian besar adalah logam seperti Ag, Cu, A1 dan oksida logam seperti A12O3, MgO, BeO dan bahan non-logam lainnya seperti grafit, karbon hitam, Si3N4, A1N.

Dengan perkembangan produksi industri dan ilmu pengetahuan dan teknologi, orang-orang telah mengajukan persyaratan baru untuk bahan konduktif termal, dengan harapan bahwa bahan tersebut memiliki kinerja keseluruhan yang sangat baik.

Sebagai contoh, di bidang kelistrikan dan elektronik, karena perkembangan teknologi integrasi dan teknologi perakitan yang pesat, volume komponen elektronik dan sirkuit logika telah berkurang ribuan kali lipat, yang membutuhkan bahan isolasi dengan konduktivitas termal yang tinggi.

Dalam beberapa dekade terakhir, bidang aplikasi bahan polimer telah berkembang, dan penggantian berbagai bahan yang digunakan dalam industri tradisional, terutama bahan logam, dengan bahan polimer sintetis telah menjadi salah satu arah upaya penelitian ilmiah dunia."

Apa yang dimaksud dengan film silikon konduktif termal?

Film silikon konduktif termal adalah sejenis bahan medium konduktif termal yang disintesis dengan proses khusus dengan silikon sebagai bahan dasar dan berbagai bahan tambahan seperti oksida logam.

Karet silikon konduktif termal adalah bahan komposit polimer dengan resin silikon sebagai bahan pengikat dan diisi dengan bubuk konduktif termal untuk mencapai tujuan konduktivitas termal.

Bahan dan pengisi matriks film silikon konduktif termal yang umum digunakan

Resin silikon (bahan baku dasar)

1. Pengisi konduktivitas termal isolasi: aluminium oksida, magnesium oksida, boron nitrida, aluminium nitrida, berilium oksida, kuarsa, dan pemlastis silikon lainnya

2. Tahan api: magnesium hidroksida, aluminium hidroksida

3. zat pewarna anorganik (perbedaan warna)

4. agen penghubung silang (persyaratan kinerja pengikatan)

5. Katalis (persyaratan proses pencetakan)

Catatan: Film silikon konduksi panas memainkan peran konduktivitas termal, membentuk jalur termal yang baik antara badan pemanas dan heat sink, dan heat sink, perlengkapan struktural (kipas), dll. Bersama-sama membentuk modul heat sink.

Pengisi meliputi pengisi logam dan anorganik berikut ini.

1. Pengisi bubuk logam: bubuk tembaga. Bubuk aluminium. Bubuk besi. Bubuk timah. Bubuk nikel, dll.

2. Oksida logam: aluminium oksida. Oksida bismut. Berilium oksida. Magnesium oksida. Seng oksida.

3. Nitrida logam: aluminium nitrida. Boron nitrida. Silikon nitrida.

4. Non-logam anorganik: grafit. Silikon karbida. Serat karbon. Tabung nano karbon. Grafena. Berilium karbida, dll.

Klasifikasi gel silika konduktif termal

Silikon konduktif termal dapat dibagi menjadi gasket silikon konduktif termal dan gasket non-silikon. Kinerja insulasi listrik dari sebagian besar gel silika konduktif termal pada akhirnya ditentukan oleh kinerja insulasi partikel pengisi.

1. Gasket silikon konduktif termal

Gasket silikon konduktif termal dibagi lagi menjadi banyak subkategori, masing-masing dengan karakteristik yang berbeda.

2. Gasket non-silikon  

Gasket non-silikon adalah bahan konduktivitas termal yang tinggi, berperekat di kedua sisi, dan menunjukkan resistansi termal yang rendah serta karakteristik isolasi listrik yang baik di bawah gaya kompresi rendah saat digunakan dalam perakitan komponen elektronik. Ini dapat bekerja secara stabil pada -40 ℃ ~ 150 ℃. Memenuhi persyaratan kelas tahan api UL94V0.

Mekanisme konduktivitas termal dari gel silika konduktif termal

Konduktivitas termal gel silika konduktif termal tergantung pada interaksi antara polimer dan pengisi konduktif termal. Berbagai jenis pengisi memiliki mekanisme konduktivitas termal yang berbeda.

1. Konduktivitas termal dari pengisi logam              

Konduktivitas termal pengisi logam terutama disebabkan oleh pergerakan elektron, dan proses pergerakan elektron disertai dengan transfer panas yang tinggi.

2. Konduktivitas termal pengisi non-logam

Konduktivitas termal pengisi non-logam terutama bergantung pada konduktivitas termal fonon, dan laju difusi termalnya terutama bergantung pada getaran atom atau gugus ikatan yang berdekatan. Termasuk oksida logam, nitrida logam, dan karbida.

Bagaimana cara menggunakan film silikon konduktif termal?

Film silikon konduktif termal umumnya ditambahkan ke desain struktural dan perangkat keras serta desain sirkuit pada tahap awal desain.

Faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan adalah pertimbangan konduktivitas termal, pertimbangan struktural, pertimbangan EMC, pertimbangan getaran dan penyerapan suara, uji instalasi, dll.

1. Pilih solusi pembuangan panas yang berlebihan: produk elektronik sekarang menjadi tren pendek dan tipis, penggunaan umum pembuangan panas pasif, solusi heat sink tradisional adalah yang utama; sekarang trennya adalah menghilangkan heat sink, penggunaan heat sink struktural (braket logam, cangkang logam);

Atau solusi heat sink dan kombinasi program bagian struktural pembuangan panas; dalam persyaratan dan lingkungan sistem yang berbeda, pilih solusi hemat biaya terbaik.

2. Jika program heat sink, tidak disarankan untuk langsung menggunakan konduktivitas termal yang rendah dari perekat dua sisi; juga tidak disarankan untuk menggunakan minyak silikon konduktif termal yang tidak memiliki fungsi penyerapan guncangan; direkomendasikan menggunakan pengait logam atau pushpin plastik untuk mengoperasikannya, pilih ketebalan 0,5 mm dari film silikon konduktif termal dengan penggunaan kedua program ini yang mudah dipasang dan dioperasikan.

Tetapi juga tidak dapat digunakan oleh lem, efek pembuangan panas transfer akan jauh lebih baik daripada perekat dua sisi konduktif termal, lebih aman dan andal. Total biaya, termasuk harga satuan, tenaga kerja, dan peralatan akan lebih kompetitif.

3. Pilihan bagian struktural disipasi panas kelas disipasi panas, perlu mempertimbangkan bagian struktural disipasi panas pada permukaan kontak struktur berupa tonjolan lokal, penghindaran lokal, dll., Dalam struktur proses dan ukuran silikon konduktif termal film untuk memilih keseimbangan yang baik.

Dalam kondisi yang memungkinkan prosesnya, disarankan untuk tidak memilih film silikon konduktif termal yang sangat tebal. Di sini, pada umumnya direkomendasikan untuk menggunakan perekat satu sisi untuk kenyamanan pengoperasian, dan menempelkan sisi perekat ke struktur pembuangan panas;

Di sini, kita khususnya harus memilih rasio kompresi yang baik untuk memastikan tekanan tertentu pada film silikon konduktif termal.

Ketebalan film silikon konduktif termal harus lebih besar dari celah teoretis antara struktur pembuangan panas dan sumber panas, umumnya 1mm - 2mm lebih.

Pemilihan bagian struktur pembuangan panas juga harus dipertimbangkan dalam tata letak PCB dari lokasi komponen, hei, ht dan bentuk paket, Anda dapat menempatkan beberapa sumber panas secara teratur, mengurangi biaya bagian struktur pembuangan panas.

Bagaimana memilih film silikon konduktif termal？

Pemilihan konduktivitas termal

Pilihan konduktivitas termal terutama bergantung pada ukuran konsumsi daya sumber panas, serta ukuran heat sink atau struktur termal dari kapasitas pembuangan panas.

Parameter spesifikasi suhu chip umum relatif rendah, atau lebih sensitif terhadap suhu, atau kepadatan aliran panas relatif besar (umumnya lebih besar dari 0,6w / cm3 perlu melakukan perawatan pembuangan panas, permukaan umum kurang dari 0,04w / cm2 hanya membutuhkan pemrosesan konveksi alami) chip atau sumber panas ini perlu perawatan pembuangan panas dan mencoba memilih koefisien konduktivitas termal yang tinggi dari film silikon konduktif termal.

Industri elektronik konsumen umumnya tidak mengizinkan suhu sambungan chip lebih tinggi dari 85 derajat, juga disarankan untuk mengontrol permukaan chip dalam uji suhu tinggi hingga kurang dari 75 derajat, seluruh komponen papan pada dasarnya juga merupakan komponen kelas komersial, sehingga suhu internal sistem pada suhu kamar disarankan untuk tidak melebihi 50 derajat.

Penampilan pertama permukaan atau pelanggan akhir oleh permukaan dapat menghubungi suhu yang disarankan pada suhu kamar harus kurang dari 45 derajat. Memilih film silikon konduktif termal dengan konduktivitas termal yang tinggi dapat memenuhi persyaratan desain dan mempertahankan beberapa margin desain.

Catatan Kepadatan aliran panas: didefinisikan sebagai jumlah panas yang melewati penampang per satuan luas (1 meter persegi) per satuan waktu (1 detik).

Suhu sambungan biasanya lebih tinggi daripada suhu casing dan suhu permukaan perangkat. Suhu sambungan dapat mengukur waktu yang diperlukan untuk membuang panas dari wafer semikonduktor ke cangkang perangkat paket dan ketahanan termal.

Faktor-faktor yang memengaruhi konduktivitas termal silikon termal

1. Jenis dan karakteristik bahan matriks polimer

Konduktivitas termal yang luar biasa dari bahan matriks sangat tinggi, semakin baik dispersi pengisi dalam matriks dan semakin baik kombinasi matriks dan pengisi, semakin baik konduktivitas termal dari bahan komposit konduktif termal.

2. Jenis pengisi                

Semakin tinggi konduktivitas termal pengisi, semakin baik konduktivitas termal bahan antarmuka termal komposit yang konduktif secara termal.

3. Bentuk pengisi                

Secara umum, urutan jalur konduktivitas termal yang mudah dibentuk adalah kumis > serat > serpihan > butiran, semakin mudah pengisi membentuk jalur konduktivitas termal, semakin baik konduktivitas termalnya.

4. Isi pengisi                

Distribusi pengisi dalam polimer menentukan konduktivitas termal komposit. Apabila kandungan pengisi kecil, efek konduktivitas termal tidak terlihat jelas; apabila pengisi terlalu banyak, sifat mekanis material komposit akan sangat terpengaruh.

Ketika konten pengisi meningkat ke nilai tertentu, pengisi berinteraksi satu sama lain untuk membentuk rantai jaringan konduktif termal seperti jaring atau rantai seperti rantai dalam sistem, dan konduktivitas termal adalah yang terbaik ketika arah rantai jaringan konduktif termal konsisten dengan arah aliran panas. Oleh karena itu, ada nilai kritis dari jumlah pengisi konduktif termal.

5. Karakteristik ikatan antarmuka bahan pengisi dan substrat                 

Semakin tinggi tingkat kombinasi pengisi dan substrat, semakin baik konduktivitas termal, pemilihan agen penggandeng yang sesuai untuk perawatan permukaan pengisi, dan konduktivitas termal yang sangat baik dapat ditingkatkan sebesar 10% -20%.