Užitečné informace|Základní znalost tepelně vodivého silikonu

I. Co jsou tepelně vodivé silikonové desky?

Tepelně vodivé silikonové desky jsou typem materiálu tepelně vodivého média syntetizovaného speciálním procesem s použitím silikonu jako základního materiálu a přidáním různých pomocných materiálů, jako jsou oxidy kovů. Tepelně vodivý silikonový kaučuk je polymerní kompozitní materiál, který používá jako pojivo organosilikonovou pryskyřici a plní se tepelně vodivým práškem pro dosažení tepelné vodivosti.

II. Běžně používané matricové materiály a plniva pro tepelně vodivé silikonové desky

Organokřemičitá pryskyřice (základní surovina)

1. Izolační a tepelně vodivá plniva: Alumina, oxid hořečnatý, nitrid boru, nitrid hlinitý, oxid berylnatý, křemen atd. a organosilikonová změkčovadla.

2. Zpomalovače hoření: Hydroxid hořčíku, Hydroxid hlinitý

3. Anorganická barviva (barevná diferenciace)

4. Síťovací činidla (požadavky na výkon adheze)

5. Katalyzátory (požadavky na procesní formování)

Poznámka: Tepelně vodivé silikonové fólie fungují jako tepelné vodiče a vytvářejí dobrou tepelnou vodivost mezi prvkem generujícím teplo a zařízením pro rozptyl tepla-. Spolu s chladiči, konstrukčními upevňovacími prvky (ventilátory) atd. tvoří modul pro odvod tepla.

Mezi plniva patří následující kovová a anorganická plniva:

1. Kovová prášková plniva: měděný prášek, hliníkový prášek, železný prášek, cínový prášek, niklový prášek atd.

2. Oxidy kovů: oxid hlinitý, oxid bismutitý, oxid beryllitý, oxid hořečnatý, oxid zinečnatý;

3. Nitridy kovů: nitrid hliníku, nitrid boru, nitrid křemíku;

4. Anorganické nekovy: grafit, karbid křemíku, uhlíková vlákna, uhlíkové nanotrubice, grafen, karbid berylia atd.

III. Klasifikace tepelně vodivých silikonových těsnění
Tepelně vodivá silikonová těsnění lze rozdělit na: tepelně vodivé silikonové podložky a -silikonové silikonové podložky. Elektrické izolační vlastnosti většiny tepelně vodivých silikonových těsnění jsou nakonec určeny izolačními vlastnostmi částic plniva.

1. Tepelně vodivé silikonové podložky
Tepelně vodivé silikonové podložky se dále dělí do mnoha podkategorií, z nichž každá má své vlastní jedinečné vlastnosti.

2. Ne-silikonové silikonové podložky

Ne-silikonové silikonové podložky jsou materiál s vysokou tepelnou vodivostí, oboustranný{1}}samolepící-, vykazující nízký tepelný odpor a dobré elektrické izolační vlastnosti při nízké tlakové síle při montáži elektronických součástek. Stabilní provoz v rozsahu -40 stupňů až 150 stupňů. Splňuje požadavky na odolnost proti hoření UL94V0.

IV. Mechanismus tepelné vodivosti tepelně vodivých silikonových desek

Tepelná vodivost tepelně vodivých silikonových fólií závisí na interakci mezi polymerem a tepelně vodivým plnivem. Různé typy plniv mají různé mechanismy tepelné vodivosti.

1. Mechanismus tepelné vodivosti kovových plniv
Kovová plniva primárně vedou teplo pohybem elektronů, který je doprovázen přenosem tepla.

2. Mechanismus tepelné vodivosti ne-kovových plniv
Nekovová plniva primárně vedou teplo fonony a jejich rychlost šíření tepla závisí hlavně na vibracích sousedních atomů nebo vazebných skupin. Patří sem oxidy kovů, nitridy kovů a karbidy.

V. Jak používat tepelně vodivé silikonové desky
Obecně by tepelně vodivé silikonové desky měly být začleněny do konstrukčního, hardwarového a obvodového návrhu od počáteční fáze návrhu. Zvažování obvykle zahrnuje: tepelnou vodivost, konstrukční návrh, EMC, tlumení vibrací a pohlcování zvuku a testování instalace.

1. Výběr řešení odvodu tepla: Elektronické produkty směřují k menším, tenčím a lehčím konstrukcím, které obecně využívají metody pasivního chlazení, tradičně založené na chladičích. Současným trendem je úplné odstranění chladičů pomocí konstrukčních prvků pro odvod tepla (kovové konzoly, kovové pláště); nebo kombinace chladiče a konstrukčních komponent pro odvod tepla. Vyberte si řešení s nejlepším poměrem ceny-výkonu pro různé systémové požadavky a prostředí.

2. Pokud používáte řešení chladiče, nedoporučujeme používat oboustranné-lepidlo s nízkou tepelnou vodivostí; ani se nedoporučuje používat teplovodivou pastu bez tlumení nárazů. K ovládání se doporučuje použít kovové háčky nebo plastové připínáčky s použitím tepelně vodivého silikonového polštářku o tloušťce 0,5 mm. Tyto dva způsoby se pohodlně instalují a provozují, eliminují potřebu lepidla a nabízejí výrazně lepší odvod tepla než oboustranné-lepidlo, přičemž jsou bezpečnější a spolehlivější. Celkové náklady, včetně jednotkové ceny, práce a vybavení, budou konkurenceschopnější.

3. Při výběru konstrukční součásti pro odvod tepla je nutné zvážit konstrukční formu součásti pro odvod tepla, jako jsou místní výstupky nebo vybrání na kontaktní ploše, a najít rovnováhu mezi konstrukčním procesem a velikostí tepelně vodivé silikonové podložky. Pokud to proces umožňuje, doporučuje se vyhnout se výběru příliš silných tepelně vodivých silikonových podložek. Pro snazší ovládání se obecně doporučuje používat jednostranné-lepidlo, které lepidlem-potaženou stranu připevní ke struktuře rozptylující teplo. Je důležité vybrat tepelně vodivou silikonovou podložku s dobrým kompresním poměrem, aby byl zajištěn dostatečný tlak na podložku. (Tloušťka tepelně vodivé silikonové podložky musí být větší než teoretická horní mezní tolerance mezery mezi strukturou odvádějící teplo a zdrojem tepla, obecně je přijatelná o 1 mm až 2 mm více.) Při výběru struktury pro odvod tepla je třeba při rozvržení desky plošných spojů vzít v úvahu také polohu, výšku a typ balení součástí. To umožňuje organizovanější umístění zdrojů tepla a snižuje náklady na konstrukci pro odvod tepla.

VI. Jak vybrat tepelně vodivou silikonovou podložku

Výběr tepelné vodivosti
Výběr tepelné vodivosti závisí především na příkonu zdroje tepla a kapacitě odvodu tepla chladiče nebo konstrukce pro odvod tepla. Obecně platí, že čipy s relativně nízkou teplotní specifikací, vysokou teplotní citlivostí nebo vysokou hustotou tepelného toku (obecně vyšší než 0,6 W/cm³ vyžadující úpravu rozptylem tepla; čipy s hustotou povrchového tepelného toku nižší než 0,04 W/cm² vyžadují pouze přirozenou konvekci) vyžadují úpravu rozptylem tepla a měly by být vybrány tepelně vodivé silikonové podložky s vyšší tepelnou vodivostí. V průmyslu spotřební elektroniky není obecně dovoleno, aby teploty spojů čipů přesáhly 85 stupňů Celsia a během testování vysokými-teplotami se doporučuje řídit teplotu povrchu čipu pod 75 stupňů Celsia. Komponenty použité v celé desce jsou primárně komerční-třídy, proto se doporučuje, aby teplota vnitřního systému nepřesáhla 50 stupňů Celsia při pokojové teplotě. Povrch prvního vnějšího povrchu nebo povrch, se kterým se koncový zákazník může dotknout, by měl mít ideálně teplotu nižší než 45 stupňů Celsia při pokojové teplotě. Výběr tepelně vodivých silikonových podložek s vysokou tepelnou vodivostí může splnit požadavky na design a umožnit určitou konstrukční rezervu.

Poznámka: Hustota tepelného toku: Definována jako množství tepla procházející jednotkou plochy (1 metr čtvereční) průřezu- za jednotku času (1 sekunda). Teplota spoje je obvykle vyšší než teplota pouzdra a teplota povrchu zařízení. Teplota přechodu měří čas potřebný k odvodu tepla z polovodičového plátku do obalu zabaleného zařízení a také tepelný odpor.

VII. Faktory ovlivňující tepelnou vodivost tepelně vodivých silikonových podložek

1. Typ a vlastnosti materiálu polymerní matrice: Čím vyšší je tepelná vodivost materiálu matrice, tím lepší je disperze plniva v matrici a čím lepší je vazba mezi matricí a výplní, tím lepší je tepelná vodivost kompozitního materiálu.

2. Typy plniv: Vyšší tepelná vodivost plniv obecně vede k lepší tepelné vodivosti kompozitního materiálu.

3. Tvar plniv: Obecně je pořadí snadného vytváření drah vedení tepla vousy > vlákna > vločky > granule. Čím snáze plniva vytvářejí cesty vedení tepla, tím lepší je tepelná vodivost.

4. Obsah plniva: Distribuce plniv v polymeru určuje tepelnou vodivost kompozitního materiálu. Nízký obsah plniva má za následek minimální tepelnou vodivost; nadměrný obsah plniva významně ovlivňuje mechanické vlastnosti kompozitu. Když se obsah plniva zvýší na určitou hodnotu, interakce mezi plnidly vytvoří v systému tepelně vodivou síť podobnou síti nebo řetězci-. Tepelná vodivost je optimální, když je směr této sítě v souladu se směrem tepelného toku. Proto existuje kritická hodnota pro množství tepelně vodivého plniva.

5. Charakteristiky vazby mezi plnivy a materiálem matrice: Vyšší vazba mezi plnidlem a matricí má za následek lepší tepelnou vodivost. Použití vhodných vazebných činidel pro povrchovou úpravu plniva může zvýšit tepelnou vodivost o 10 %–20 %.