Noderīga informācija|Pamatzināšanas par siltumvadīto silikonu

I. Kas ir siltumvadošās silikona loksnes?

Termiski vadošās silikona loksnes ir termiski vadoša vidēja materiāla veids, kas sintezēts īpašā procesā, izmantojot silikonu kā pamatmateriālu un pievienojot dažādus palīgmateriālus, piemēram, metālu oksīdus. Termiski vadoša silikona gumija ir polimēru kompozītmateriāls, kas izmanto silīcija organiskos sveķus kā saistvielu un piepilda ar siltumvadītspējīgu pulveri, lai sasniegtu siltumvadītspēju.

II. Parasti izmantotie matricas materiāli un pildvielas siltumvadošām silikona loksnēm

Silīcija organiskie sveķi (pamata izejviela)

1. Izolācijas un siltumvadītspējīgas pildvielas: alumīnija oksīds, magnija oksīds, bora nitrīds, alumīnija nitrīds, berilija oksīds, kvarcs utt., un silīcija organiskie plastifikatori.

2. Liesmas slāpētāji: magnija hidroksīds, alumīnija hidroksīds

3. Neorganiskās krāsvielas (krāsu diferenciācija)

4. Šķērssaistīšanas līdzekļi (saķeres veiktspējas prasības)

5. Katalizatori (procesa formēšanas prasības)

Piezīme. Termiski vadošās silikona loksnes darbojas kā siltumvadītāji, veidojot labu siltuma vadīšanas ceļu starp siltumu{0}}ģenerējošo elementu un siltumu{1}}izkliedējošo ierīci. Kopā ar siltuma izlietnēm, konstrukcijas stiprinājumiem (ventilatoriem) utt., Tie veido siltuma izkliedes moduli.

Pildvielas ietver šādas metāliskas un neorganiskas pildvielas:

1. Metāla pulvera pildvielas: vara pulveris, alumīnija pulveris, dzelzs pulveris, alvas pulveris, niķeļa pulveris utt.

2. Metālu oksīdi: alumīnija oksīds, bismuta oksīds, berilija oksīds, magnija oksīds, cinka oksīds;

3. Metālu nitrīdi: alumīnija nitrīds, bora nitrīds, silīcija nitrīds;

4. Neorganiskie nemetāli: grafīts, silīcija karbīds, oglekļa šķiedra, oglekļa nanocaurules, grafēns, berilija karbīds utt.

III. Termiski vadošo silikona blīvju klasifikācija
Termiski vadošās silikona starplikas var iedalīt: siltumi vadošos silikona spilventiņos un silikona spilventiņos, kas nav -silikona spilventiņi. Lielākajai daļai siltumvadīto silikona blīvju elektriskās izolācijas īpašības galu galā nosaka pildvielas daļiņu izolācijas īpašības.

1. Termiski vadoši silikona spilventiņi
Termiski vadošie silikona spilventiņi ir sadalīti daudzās apakškategorijās, un katrai no tām ir savas unikālas īpašības.

2. Ne-silikona silikona spilventiņi

Silikona spilventiņi, kas nav -silikona, ir materiāls ar augstu siltumvadītspēju, abpusēji pašlīmējošiem-, kam piemīt zema termiskā pretestība un labas elektriskās izolācijas īpašības zemā spiedes spēkā elektronisko komponentu montāžas laikā. Stabila darbība robežās no -40 grādiem līdz 150 grādiem. Atbilst UL94V0 liesmas slāpētāja reitinga prasībām.

IV. Siltumvadītspējas silikona lokšņu siltumvadītspējas mehānisms

Siltumvadītspējas silikona loksnes siltumvadītspēja ir atkarīga no polimēra un siltumvadošās pildvielas mijiedarbības. Dažādiem pildvielu veidiem ir dažādi siltumvadītspējas mehānismi.

1. Metāla pildvielu siltumvadītspējas mehānisms
Metāla pildvielas galvenokārt vada siltumu caur elektronu kustību, ko pavada siltuma pārnese.

2. Nemetālu pildvielu siltumvadītspējas mehānisms
Nemetāla pildvielas galvenokārt vada siltumu caur fononiem, un to siltuma difūzijas ātrums galvenokārt ir atkarīgs no blakus esošo atomu vai saišu grupu vibrācijas. Tas ietver metālu oksīdus, metālu nitrīdus un karbīdus.

V. Kā lietot siltumvadošās silikona loksnes
Parasti siltumvadošās silikona loksnes ir jāiekļauj konstrukcijas, aparatūras un ķēdes projektēšanā no sākotnējās projektēšanas stadijas. Apsvērumi parasti ietver: siltumvadītspēju, konstrukcijas dizainu, EMC, vibrāciju slāpēšanu un skaņas absorbciju, kā arī uzstādīšanas testēšanu.

1. Siltuma izkliedes risinājuma izvēle. Elektronisko izstrādājumu dizains ir mazāks, plānāks un vieglāks, parasti tiek izmantotas pasīvās dzesēšanas metodes, kuru pamatā tradicionāli ir siltuma izlietnes. Pašreizējā tendence ir vispār likvidēt siltuma izlietnes, izmantojot strukturālās siltuma izkliedes sastāvdaļas (metāla kronšteinus, metāla korpusus); vai siltuma izlietnes un strukturālo siltuma izkliedes komponentu kombinācija. Izvēlieties risinājumu ar vislabāko izmaksu{3}}veiktspējas attiecību dažādām sistēmas prasībām un vidēm.

2. Ja tiek izmantots siltuma izlietnes risinājums, nav ieteicams izmantot abpusēju līmi ar zemu siltumvadītspēju; arī nav ieteicams lietot termosmēri bez triecienu absorbcijas. Darbībai ieteicams izmantot metāla āķus vai plastmasas spraudītes, izmantojot 0,5 mm biezu siltumvadošu silikona paliktni. Šīs divas metodes ir ērti uzstādāmas un ekspluatējamas, tās var novērst nepieciešamību pēc līmes un piedāvā ievērojami labāku siltuma izkliedi nekā abpusējā -līme, vienlaikus ir drošāka un uzticamāka. Kopējās izmaksas, ieskaitot vienības cenu, darbaspēku un aprīkojumu, būs konkurētspējīgākas.

3. Izvēloties strukturālo siltuma izkliedes komponentu, ir jāņem vērā siltuma izkliedes komponenta strukturālā forma, piemēram, lokālie izvirzījumi vai padziļinājumi uz saskares virsmas, un jāpanāk līdzsvars starp strukturālo procesu un siltumvadošā silikona paliktņa izmēru. Ja process atļauj, ieteicams izvairīties no pārāk biezu siltumvadošu silikona paliktņu izvēles. Lai atvieglotu darbību, parasti ir ieteicams izmantot vienpusēju -līmi, piestiprinot adhezīvu-pārklāto pusi pie siltuma izkliedes struktūras. Ir ļoti svarīgi izvēlēties siltumvadošu silikona paliktni ar labu kompresijas pakāpi, lai nodrošinātu pietiekamu spiedienu uz paliktni. (Siltumvadošā silikona spilventiņa biezumam jābūt lielākam par teorētisko augšējo robežu pielaidi plaisai starp siltuma izkliedes struktūru un siltuma avotu, parasti ir pieļaujams par 1–2 mm vairāk.) Izvēloties siltuma izkliedes struktūru, PCB izkārtojuma laikā jāņem vērā arī komponentu novietojums, augstums un iepakojuma veids. Tas ļauj organizētāk izvietot siltuma avotus un samazina siltuma izkliedes struktūras izmaksas.

VI. Kā izvēlēties siltumvadošu silikona paliktni

Siltumvadītspējas izvēle
Siltumvadītspējas izvēle galvenokārt ir atkarīga no siltuma avota enerģijas patēriņa un siltuma izlietnes vai siltuma izkliedes struktūras siltuma izkliedes jaudas. Parasti mikroshēmām ar relatīvi zemas temperatūras specifikācijām, augstu temperatūras jutību vai augstu siltuma plūsmas blīvumu (parasti lielāka par 0,6 w/cm³, kam nepieciešama siltuma izkliedes apstrāde; tām, kuru virsmas siltuma plūsmas blīvums ir mazāks par 0,04 w/cm², nepieciešama tikai dabiskā konvekcija), nepieciešama siltuma izkliedes apstrāde, un siltumvadītspējas silikona spilventiņiem ir jābūt ar augstāku siltumvadītspēju. Sadzīves elektronikas nozarē mikroshēmu savienojuma temperatūra parasti nedrīkst pārsniegt 85 grādus pēc Celsija, un augstas temperatūras testēšanas laikā ir ieteicams kontrolēt mikroshēmas virsmas temperatūru līdz 75 grādiem pēc Celsija. Visā panelī izmantotie komponenti galvenokārt ir komerciāli, tāpēc iekšējās sistēmas temperatūra istabas temperatūrā nedrīkst pārsniegt 50 grādus pēc Celsija. Pirmās ārējās virsmas virsmai vai virsmai, ar kuru var saskarties gala patērētājs, ideālā gadījumā istabas temperatūrā jābūt zem 45 grādiem pēc Celsija. Izvēloties siltumvadošus silikona paliktņus ar augstu siltumvadītspēju, var izpildīt konstrukcijas prasības un nodrošināt zināmu dizaina rezervi.

Piezīme. Siltuma plūsmas blīvums: tiek definēts kā siltuma daudzums, kas iet caur laukuma vienību (1 kvadrātmetrs) šķērsgriezuma{1}}laika vienībā (1 sekunde). Savienojuma temperatūra parasti ir augstāka par korpusa temperatūru un ierīces virsmas temperatūru. Savienojuma temperatūra mēra laiku, kas nepieciešams siltuma izkliedēšanai no pusvadītāju plāksnītes uz iepakoto ierīces korpusu, kā arī siltuma pretestību.

VII. Faktori, kas ietekmē siltumvadītspējas silikona paliktņu siltumvadītspēju

1. Polimēru matricas materiāla veids un īpašības: jo augstāka ir matricas materiāla siltumvadītspēja, jo labāka ir pildvielas izkliede matricā, un jo labāka saikne starp matricu un pildvielu, jo labāka ir kompozītmateriāla siltumvadītspēja.

2. Pildvielu veidi: Augstāka pildvielu siltumvadītspēja parasti nodrošina labāku kompozītmateriāla siltumvadītspēju.

3. Pildvielu forma: Parasti siltumvadīšanas ceļu veidošanās viegluma secība ir ūsas > šķiedras > pārslas > granulas. Jo vieglāk pildvielām veidot siltumvadīšanas ceļus, jo labāka ir siltumvadītspēja.

4. Pildvielas saturs: pildvielu sadalījums polimērā nosaka kompozītmateriāla siltumvadītspēju. Zems pildvielas saturs nodrošina minimālu siltumvadītspēju; pārmērīgs pildvielu saturs būtiski ietekmē kompozītmateriāla mehāniskās īpašības. Kad pildvielas saturs palielinās līdz noteiktai vērtībai, mijiedarbība starp pildvielām sistēmā veido siltumvadošu tīklu-vai ķēdei-līdzīgu tīklu. Siltumvadītspēja ir optimāla, ja šī tīkla virziens sakrīt ar siltuma plūsmas virzienu. Tāpēc siltumvadošās pildvielas daudzumam ir kritiskā vērtība.

5. Saistības raksturlielumi starp pildvielām un matricas materiālu: Augstāka saķere starp pildvielu un matricu nodrošina labāku siltumvadītspēju. Izmantojot atbilstošus savienojošos līdzekļus pildvielas virsmas apstrādei, siltumvadītspēja var palielināties par 10–20%.