Корисне информације|Основно знање о топлотно проводном силикону

И. Шта су топлотно проводне силиконске плоче?

Топлотно проводљиве силиконске плоче су врста топлотно проводног материјала који се синтетише кроз посебан процес, користећи силикон као основни материјал и додавањем разних помоћних материјала као што су метални оксиди. Топлотно проводљива силиконска гума је полимерни композитни материјал који користи органосилицијумску смолу као везиво и пуни се топлотно проводљивим прахом да би се постигла топлотна проводљивост.

ИИ. Често коришћени матрични материјали и пуниоци за топлотно проводљиве силиконске плоче

Органосилицијумска смола (основна сировина)

1. Изолациони и топлотно проводни пуниоци: глиница, магнезијум оксид, бор нитрид, алуминијум нитрид, берилијум оксид, кварц, итд., И органосилицијумски пластификатори.

2. Успоривачи пламена: магнезијум хидроксид, алуминијум хидроксид

3. Неорганске боје (диференцијација боја)

4. Средства за умрежавање (захтеви за перформансе адхезије)

5. Катализатори (захтеви за процесно обликовање)

Напомена: Топлотно проводне силиконске плоче функционишу као проводници топлоте, формирајући добар пут топлотне проводљивости између елемента за{0}}генерисање топлоте и уређаја за{1}}одвођење топлоте. Заједно са хладњацима, структуралним причвршћивачима (вентилаторима) итд., Они чине модул за дисипацију топлоте.

Пунила укључују следећа метална и неорганска пунила:

1. Метални прах пунила: бакарни прах, алуминијумски прах, гвожђе у праху, прах калаја, прах никла итд.

2. Метални оксиди: алуминијум оксид, бизмут оксид, берилијум оксид, магнезијум оксид, цинк оксид;

3. Метални нитриди: алуминијум нитрид, бор нитрид, силицијум нитрид;

4. Неоргански не-метали: графит, силицијум карбид, угљенична влакна, угљеничне наноцеви, графен, берилијум карбид итд.

ИИИ. Класификација топлотно проводних силиконских заптивки
Топлотно проводљиве силиконске заптивке се могу поделити на: топлотно проводљиве силиконске јастучиће и не-силиконске јастучиће. Електрична изолациона својства већине топлотно проводљивих силиконских заптивки су на крају одређена изолационим својствима честица пунила.

1. Термички проводљиви силиконски јастучићи
Топлотно проводљиви силиконски јастучићи су даље подељени у многе подкатегорије, од којих свака има своје јединствене карактеристике.

2. Не-силиконски силиконски јастучићи

Не-силиконски силиконски јастучићи су материјал високе топлотне проводљивости, двострано-самолепљив-, који показује ниску топлотну отпорност и добра својства електричне изолације под ниском силом притиска током склапања електронских компоненти. Стабилан рад унутар -40 степени до 150 степени. Задовољава УЛ94В0 захтеве за отпорност на пламен.

ИВ. Механизам топлотне проводљивости топлотно проводних силиконских плоча

Топлотна проводљивост топлотно проводљивих силиконских плоча зависи од интеракције између полимера и топлотно проводног пунила. Различите врсте пунила имају различите механизме топлотне проводљивости.

1. Механизам топлотне проводљивости металних пунила
Метална пунила првенствено проводе топлоту кроз кретање електрона, што је праћено преносом топлоте.

2. Механизам топлотне проводљивости неметалних пунила
Неметални пуниоци првенствено проводе топлоту кроз фононе, а њихова брзина дифузије топлоте зависи углавном од вибрација суседних атома или везних група. Ово укључује металне оксиде, металне нитриде и карбиде.

В. Како користити топлотно проводљиве силиконске плоче
Генерално, топлотно проводљиве силиконске плоче треба да буду уграђене у структуру, хардвер и дизајн кола од почетне фазе пројектовања. Разматрања обично укључују: топлотну проводљивост, конструкцијски дизајн, ЕМЦ, пригушивање вибрација и апсорпцију звука, и тестирање инсталације.

1. Одабир решења за расипање топлоте: Електронски производи су у тренду ка мањим, тањим и лакшим дизајном, углавном користећи пасивне методе хлађења, традиционално засноване на хладњаку. Тренутни тренд је да се у потпуности елиминишу хладњаци, користећи структурне компоненте за дисипацију топлоте (металне конзоле, метална кућишта); или комбинација хладњака и компоненти структуралног одвођења топлоте. Изаберите решење са најбољим односом цене{3}}перформансе за различите системске захтеве и окружења.

2. Ако користите раствор хладњака, не препоручује се употреба двостраног лепка ниске топлотне проводљивости; нити се препоручује употреба термалне масти без апсорпције удара. Препоручује се да се за рад користе металне куке или пластичне штипаљке, користећи топлотно проводљиву силиконску подлогу дебљине 0,5 мм. Ове две методе су погодне за инсталацију и рад, могу елиминисати потребу за лепком и нуде знатно боље одвођење топлоте од двостраног-лепила, док су безбедније и поузданије. Укупни трошкови, укључујући јединичну цену, рад и опрему, биће конкурентнији.

3. Приликом избора структуралне компоненте за одвођење топлоте, потребно је узети у обзир структурни облик компоненте за одвођење топлоте, као што су локалне избочине или удубљења на контактној површини, и успоставити равнотежу између процеса конструкције и величине топлотно проводне силиконске подлоге. Ако процес дозвољава, препоручује се избегавање избора претерано дебелих топлотно проводљивих силиконских јастучића. Ради лакшег руковања, генерално се препоручује коришћење-једностраног лепка, причвршћивање лепком-обложене стране на структуру за расипање топлоте. Кључно је одабрати топлотно проводљиву силиконску подлогу са добрим односом компресије како би се обезбедио довољан притисак на јастучић. (Дебљина топлотно проводљиве силиконске подлоге мора бити већа од теоријске горње границе толеранције зазора између структуре за расипање топлоте и извора топлоте, углавном је прихватљиво 1мм-2мм више.) Приликом одабира структуре за расипање топлоте, положај, висина и тип паковања компоненти такође треба узети у обзир током постављања ПЦБ-а. Ово омогућава организованије постављање извора топлоте и смањује трошкове структуре за дисипацију топлоте.

ВИ. Како одабрати топлотно проводљив силиконски јастучић

Избор топлотне проводљивости
Избор топлотне проводљивости првенствено зависи од потрошње енергије извора топлоте и капацитета одвода топлоте хладњака или структуре за одвођење топлоте. Генерално, чипови са релативно ниским температурним спецификацијама, високом температурном осетљивошћу или високом густином топлотног флукса (генерално већа од 0,6в/цм³ захтевају третман расипање топлоте; они са површинском густином топлотног флукса мањом од 0,04в/цм² захтевају само природну конвекцију) захтевају одвођење топлоте, а топлотно проводљиви силиконски јастучићи треба да буду изабрани са топлотном проводљивошћу веће проводљивости. У индустрији потрошачке електронике, температура споја чипа генерално није дозвољена да пређе 85 степени Целзијуса, а препоручује се да се температура површине чипа контролише на испод 75 степени Целзијуса током тестирања на високој{6}}температури. Компоненте које се користе у целој плочи су првенствено комерцијалне-класе, тако да се препоручује да температура унутрашњег система не прелази 50 степени Целзијуса на собној температури. Површина прве спољашње површине, или површина са којом крајњи купац може да контактира, идеално би требало да има температуру испод 45 степени Целзијуса на собној температури. Одабир топлотно проводљивих силиконских јастучића са високом топлотном проводљивошћу може задовољити захтеве дизајна и омогућити одређену маргину дизајна.

Напомена: Густина топлотног флукса: Дефинише се као количина топлоте која пролази кроз јединицу површине (1 квадратни метар) попречног-пресека по јединици времена (1 секунда). Температура споја је обично виша од температуре кућишта и температуре површине уређаја. Температура споја мери време потребно за дисипацију топлоте од полупроводничке плочице до упакованог кућишта уређаја, као и топлотни отпор.

ВИИ. Фактори који утичу на топлотну проводљивост топлотно проводних силиконских јастучића

1. Тип и карактеристике полимерног матричног материјала: Што је већа топлотна проводљивост материјала матрице, то је боља дисперзија пунила у матрици, а што је боља веза између матрице и пунила, то је боља топлотна проводљивост композитног материјала.

2. Врсте пунила: Већа топлотна проводљивост пунила генерално доводи до боље топлотне проводљивости композитног материјала.

3. Облик пунила: Генерално, редослед лакоће формирања путева топлотне проводљивости је бркови > влакна > љуспице > грануле. Што је пуниоцима лакше да формирају путеве топлотне проводљивости, то је боља топлотна проводљивост.

4. Садржај пунила: Расподела пунила унутар полимера одређује топлотну проводљивост композитног материјала. Низак садржај пунила резултира минималном топлотном проводљивошћу; прекомерни садржај пунила значајно утиче на механичка својства композита. Када се садржај пунила повећа на одређену вредност, интеракција између пунила формира мрежу-попут или ланчану-као топлотно проводну мрежу унутар система. Топлотна проводљивост је оптимална када је правац ове мреже усклађен са смером топлотног тока. Због тога постоји критична вредност за количину топлотно проводног пунила.

5. Карактеристике везивања између пунила и материјала матрикса: Веће везивање између пунила и матрице резултира бољом топлотном проводљивошћу. Коришћење одговарајућих средстава за спајање за површинску обраду пунила може повећати топлотну проводљивост за 10%-20%.