"I materiali termoconduttivi tradizionali sono per lo più metalli come Ag, Cu, A1 e ossidi metallici come A12O3, MgO, BeO e altri materiali non metallici come grafite, nerofumo, Si3N4, A1N.

Con lo sviluppo della produzione industriale e della scienza e della tecnologia, l'uomo ha proposto nuovi requisiti per i materiali termoconduttivi, sperando che i materiali abbiano prestazioni complessive eccellenti.

Ad esempio, nel settore elettrico ed elettronico, grazie al rapido sviluppo della tecnologia di integrazione e di assemblaggio, il volume dei componenti elettronici e dei circuiti logici si è ridotto di migliaia di volte, il che richiede materiali isolanti ad alta conducibilità termica.

Negli ultimi decenni, il campo di applicazione dei materiali polimerici si è ampliato e la sostituzione di vari materiali utilizzati nelle industrie tradizionali, soprattutto quelli metallici, con materiali polimerici sintetici è diventata una delle direzioni degli sforzi della ricerca scientifica mondiale."

Che cos'è un film di silicone termoconduttivo?

Il film di silicone termoconduttivo è un tipo di materiale di supporto termoconduttivo che viene sintetizzato mediante un processo speciale con il silicone come materiale di base e vari materiali ausiliari come gli ossidi di metallo.

Gomma siliconica termoconduttiva è un materiale polimerico composito con resina siliconica come materiale legante e riempito con polvere termoconduttiva per raggiungere lo scopo della conduttività termica.

Materiali a matrice di film siliconici termoconduttivi e riempitivi comunemente utilizzati

Resina siliconica (materie prime di base)

1. Riempitivo per la conducibilità termica dell'isolamento: ossido di alluminio, ossido di magnesio, nitruro di boro, nitruro di alluminio, ossido di berillio, quarzo e altri plastificanti siliconici.

2. Ritardante di fiamma: idrossido di magnesio, idrossido di alluminio

3. colorante inorganico (distinzione del colore)

4. agente reticolante (requisiti di prestazione di incollaggio)

5. catalizzatore (requisiti di stampaggio del processo)

Nota: La pellicola di silicone per la conduzione del calore svolge il ruolo di conduttività termica, formando un buon percorso termico tra il corpo riscaldante e il dissipatore di calore; il dissipatore di calore, i fissaggi strutturali (ventola), ecc. formano insieme un modulo di dissipazione del calore.

I riempitivi includono i seguenti riempitivi metallici e inorganici.

1. Riempimento di polvere metallica: polvere di rame. Polvere di alluminio. Polvere di ferro. Polvere di stagno. Polvere di nichel, ecc.

2. Ossidi metallici: ossido di alluminio. Ossido di bismuto. Ossido di berillio. Ossido di magnesio. Ossido di zinco.

3. Nitruri metallici: nitruro di alluminio. Nitruro di boro. Nitruro di silicio.

4. Non metallo inorganico: grafite. Carburo di silicio. Fibra di carbonio. Nanotubi di carbonio. Grafene. Carburo di berillio, ecc.

Classificazione del gel di silice termoconduttivo

I siliconi termoconduttivi possono essere suddivisi in guarnizioni in silicone termoconduttivo e guarnizioni non siliconiche. Le prestazioni di isolamento elettrico della maggior parte dei gel di silice termoconduttivi sono determinate in ultima analisi dalle prestazioni di isolamento delle particelle di riempimento.

1. Guarnizioni in silicone termoconduttivo

Le guarnizioni in silicone termoconduttivo sono suddivise in numerose sottocategorie, ciascuna con caratteristiche diverse.

2. Guarnizioni non siliconiche  

La guarnizione non siliconica è un materiale ad alta conducibilità termica, autoadesivo su entrambi i lati, che presenta una bassa resistenza termica e buone caratteristiche di isolamento elettrico in presenza di una bassa forza di compressione quando viene utilizzato nell'assemblaggio di componenti elettronici. Può funzionare stabilmente a -40℃~150℃. Soddisfa i requisiti del grado ignifugo UL94V0.

Meccanismo di conducibilità termica del gel di silice termicamente conduttivo

La conducibilità termica del gel di silice termoconduttivo dipende dall'interazione tra il polimero e il riempitivo termoconduttivo. Diversi tipi di riempitivo hanno meccanismi di conducibilità termica differenti.

1. La conducibilità termica del metallo di riempimento              

La conducibilità termica del metallo di riempimento è dovuta principalmente al movimento degli elettroni, e il processo di movimento degli elettroni è accompagnato dal trasferimento di calore elevato.

2. La conduttività termica del riempitivo non metallico

La conducibilità termica delle cariche non metalliche si basa principalmente sulla conducibilità termica dei fononi e la sua velocità di diffusione termica dipende principalmente dalla vibrazione degli atomi vicini o dei gruppi di legame. Comprendono ossidi metallici, nitruri metallici e carburi.

Come si usa il film di silicone termoconduttivo?

Il film di silicone termoconduttivo viene generalmente aggiunto alla progettazione strutturale e alla progettazione di hardware e circuiti nella fase iniziale della progettazione.

I fattori da considerare sono la conduttività termica, la struttura, la compatibilità elettromagnetica, l'assorbimento delle vibrazioni e del suono, il test di installazione, ecc.

1. Scegliere una soluzione eccessiva per la dissipazione del calore: i prodotti elettronici sono ormai passati alla tendenza del corto e sottile, l'uso generale della dissipazione passiva del calore, la soluzione tradizionale del dissipatore di calore è la principale; ora la tendenza è quella di eliminare il dissipatore di calore, l'uso del dissipatore di calore strutturale (staffa metallica, guscio metallico);

Oppure la soluzione dei dissipatori di calore e la combinazione del programma di parti strutturali per la dissipazione del calore; in base ai diversi requisiti di sistema e agli ambienti, scegliere la soluzione più conveniente.

2. Se il programma del dissipatore è, si sconsiglia di utilizzare direttamente il biadesivo a bassa conducibilità termica; si sconsiglia anche l'uso del biadesivo. grasso siliconico termoconduttivo che non ha la funzione di assorbimento degli urti; si consiglia di utilizzare l'aggancio in metallo o la puntina in plastica per il funzionamento, di scegliere uno spessore di 0,5 mm della pellicola in silicone termoconduttiva con l'uso di questi due programmi facili da installare e da utilizzare.

Ma anche la colla non può essere utilizzata, l'effetto di dissipazione del calore di trasferimento sarà molto migliore del biadesivo a conduzione termica, più sicuro e affidabile. Il costo totale, compreso il prezzo unitario, la manodopera e le attrezzature, sarà più competitivo.

3. La scelta delle parti strutturali di dissipazione del calore classe di dissipazione del calore, è necessario considerare le parti strutturali di dissipazione del calore nella superficie di contatto della struttura della forma di sporgenza locale, evitamento locale, ecc. silicone termoconduttivo film per scegliere un buon equilibrio.

A condizione che il processo lo consenta, si raccomanda di non scegliere un film di silicone termoconduttivo particolarmente spesso. In questo caso si consiglia di utilizzare un adesivo monofacciale per comodità di utilizzo e di incollare il lato adesivo alla struttura di dissipazione del calore;

In questo caso è necessario scegliere un buon rapporto di compressione per garantire una certa pressione al film di silicone termoconduttivo.

Lo spessore del film di silicone termoconduttivo deve essere superiore allo spazio teorico tra la struttura di dissipazione del calore e la fonte di calore, generalmente 1 mm - 2 mm in più.

La scelta delle parti della struttura di dissipazione del calore deve essere presa in considerazione anche nel layout del PCB per quanto riguarda l'ubicazione dei componenti, la forma del pacchetto, la posizione di alcune fonti di calore e la riduzione del costo delle parti della struttura di dissipazione del calore.

Come scegliere il film in silicone termoconduttivo？

Selezione della conducibilità termica

La scelta della conducibilità termica dipende principalmente dalle dimensioni della fonte di calore, dal consumo di energia e dalle dimensioni del dissipatore di calore o della struttura termica della capacità di dissipazione del calore.

I parametri generali delle specifiche di temperatura dei chip sono relativamente bassi, o più sensibili alla temperatura, o la densità del flusso di calore è relativamente grande (in genere superiore a 0,6w/cm3 è necessario fare un trattamento di dissipazione del calore, la superficie generale è inferiore a 0,04w/cm2 ha solo bisogno di un'elaborazione di convezione naturale può essere) questi chip o fonti di calore hanno bisogno di essere il trattamento di dissipazione del calore e cercare di scegliere un elevato coefficiente di conducibilità termica del film di silicone termoconduttivo.

L'industria dell'elettronica di consumo in genere non consente una temperatura di giunzione del chip superiore a 85 gradi; si raccomanda inoltre di controllare la superficie del chip nel test ad alta temperatura a meno di 75 gradi; anche i componenti dell'intera scheda sono fondamentalmente componenti di tipo commerciale, quindi la temperatura interna del sistema a temperatura ambiente è raccomandata per non superare i 50 gradi.

La prima apparizione della superficie o del cliente finale da parte della superficie può contattare la temperatura consigliata a temperatura ambiente dovrebbe essere inferiore a 45 gradi. La scelta di un film di silicone termoconduttivo ad alta conducibilità termica può soddisfare i requisiti di progettazione e preservare un certo margine di progettazione.

Nota Densità del flusso di calore: è definita come la quantità di calore che attraversa una sezione trasversale per unità di superficie (1 metro quadrato) per unità di tempo (1 secondo).

La temperatura di giunzione è solitamente più alta della temperatura dell'involucro e della temperatura superficiale del dispositivo. La temperatura di giunzione può misurare il tempo necessario per dissipare il calore dal wafer del semiconduttore all'involucro del dispositivo e la resistenza termica.

I fattori che influenzano la conduttività termica del silicone termico

1. Il tipo e le caratteristiche del materiale a matrice polimerica

La conduttività termica eccezionale del materiale della matrice è molto elevata, migliore è la dispersione del riempitivo nella matrice e migliore è la combinazione di matrice e riempitivo, migliore è la conduttività termica del materiale composito termicamente conduttivo.

2. Tipo di riempimento                

Maggiore è la conducibilità termica del riempitivo, migliore è la conducibilità termica dei materiali compositi termicamente conduttivi di interfaccia.

3. Forma del riempimento                

In generale, l'ordine di facilità di formazione del percorso di conducibilità termica è baffo > fibra > fiocco > granulo; più facile è il percorso di conducibilità termica del riempitivo, migliore è la conducibilità termica.

4. Il contenuto del riempitivo                

La distribuzione del riempitivo nel polimero determina la conduttività termica del composito. Quando il contenuto di riempitivo è ridotto, l'effetto della conduttività termica non è evidente; quando il riempimento è eccessivo, le proprietà meccaniche del materiale composito ne risentono notevolmente.

Quando il contenuto di riempitivo aumenta fino a un certo valore, i riempitivi interagiscono tra loro per formare una catena a rete o a catena termoconduttiva nel sistema, e la conduttività termica è migliore quando la direzione della catena termoconduttiva è coerente con la direzione del flusso di calore. Pertanto, esiste un valore critico della quantità di riempitivo termoconduttivo.

5. Caratteristiche di adesione dell'interfaccia tra materiale di riempimento e substrato                 

Più alto è il grado di combinazione tra riempitivo e substrato, migliore è la conducibilità termica, la selezione di un agente di accoppiamento adatto per il trattamento superficiale del riempitivo e l'eccellente conducibilità termica può essere aumentata da 10% -20%.