Fahami lembaran silikon konduktif terma dalam satu artikel

Bahan konduktif haba tradisional terdiri terutamanya daripada logam (Ag, Cu, dan Al) dan oksida logam (Al₂O₃, MgO, dan BeO), serta bahan bukan-logam (grafit, karbon hitam, Si₃N₄ dan AlN). Keperluan baharu telah dikenakan ke atas bahan pengalir haba hasil daripada kemajuan pengeluaran perindustrian dan sains dan teknologi. Keinginan untuk bahan dengan sifat komprehensif yang luar biasa telah diperhatikan. Dalam sektor elektrik dan elektronik, saiz komponen elektronik dan litar logik telah berkurangan beribu kali ganda hasil daripada perkembangan pesat teknologi integrasi dan pemasangan. Akibatnya, bahan penebat dengan kekonduksian haba yang tinggi diperlukan. Sejak beberapa dekad yang lalu, bidang aplikasi bahan polimer telah berkembang secara berterusan. Penggantian bahan industri tradisional, terutamanya bahan logam, dengan bahan polimer yang disintesis secara buatan telah menjadi tumpuan penyelidikan saintifik global. I. Apakah Lembaran Silikon Pengalir Terma?

Lembaran silikon yang konduktif terma adalah sejenis bahan sederhana yang disintesis melalui proses yang unik. Proses ini melibatkan penggunaan silikon sebagai bahan asas dan penambahan pelbagai bahan tambahan, seperti oksida logam. Getah silikon konduktif terma ialah bahan komposit polimer yang mencapai kekonduksian terma dengan mengisinya dengan serbuk konduktif terma dan menggunakan resin organosilikon sebagai pengikat.

II. Bahan dan Pengisi Matriks Yang Biasa Digunakan untuk Lembaran Silikon Pengalir Terma

Resin Organosilicon (Bahan Mentah Asas)

1. Penebat dan Pengisi Konduktif Terma: Alumina, Magnesium Oksida, Boron Nitrida, Aluminium Nitrida, Berilium Oksida, Kuarza, dll. Organosilicon Plasticizers

2. Kalis Api: Magnesium Hydroxide, Aluminium Hydroxide

3. Pewarna Bukan Organik (Pembezaan Warna)

4. Agen pemautan silang (keperluan prestasi lekatan)

5. Catalyst (keperluan pengacuan proses)

Nota: Pad silikon konduktif terma berfungsi dengan fungsi kekonduksian terma, membentuk laluan pengaliran haba yang baik antara-elemen penjana haba dan-peranti pelesapan haba. Bersama-sama dengan sink haba, pengikat struktur (kipas), dan lain-lain, mereka membentuk modul pelesapan haba.

Pengisi termasuk pengisi logam dan bukan organik berikut:

1. Pengisi serbuk logam: serbuk tembaga, serbuk aluminium, serbuk besi, serbuk timah, serbuk nikel, dll.;

2. Oksida logam: aluminium oksida, bismut oksida, berilium oksida, magnesium oksida, zink oksida;

3. Logam... Nitrida: Aluminium nitrida, Boron nitride, Silicon nitride;

4. Bukan logam-tak organik: Grafit, Silikon karbida, Gentian karbon, Karbon nanotiub, Graphene, Beryllium karbida, dsb.

Imej III. Klasifikasi Gasket Silikon Konduktif Terma
Gasket silikon konduktif terma boleh dibahagikan kepada: pad silikon konduktif haba dan pad silikon bukan{0}}silikon. Sifat penebat elektrik kebanyakan gasket silikon pengalir haba akhirnya ditentukan oleh sifat penebat zarah pengisi.

1. Pad Silikon Konduktif Terma
Pad silikon konduktif terma dibahagikan lagi kepada banyak subkategori, masing-masing mempunyai ciri tersendiri.

2. Pad Silikon Bukan-Pad Silikon Bukan-Pad silikon bukan-adalah bahan kekonduksian terma yang tinggi, pelekat-dua sisi-diri sendiri. Apabila digunakan dalam pemasangan komponen elektronik, ia mempamerkan rintangan haba yang rendah dan sifat penebat elektrik yang baik di bawah daya mampatan yang rendah. Mereka beroperasi secara stabil dari -40 darjah hingga 150 darjah dan memenuhi penarafan kalis api UL94V0.

IV. Mekanisme Kekonduksian Terma Silikon Pengalir Terma

Kekonduksian terma silikon konduktif terma bergantung kepada interaksi antara polimer dan pengisi konduktif terma. Jenis pengisi yang berbeza mempunyai mekanisme kekonduksian terma yang berbeza.

1. Mekanisme Kekonduksian Terma Pengisi Logam
Pengisi logam terutamanya mengalirkan haba melalui pergerakan elektron; proses pergerakan elektron disertai dengan pemindahan haba.

2. Mekanisme Kekonduksian Terma Pengisi Bukan{1}}Logam
Pengisi bukan{0}}logam bergantung terutamanya pada pengaliran fonon; kadar resapan haba mereka terutamanya bergantung kepada getaran atom atau kumpulan ikatan jiran. Ini termasuk oksida logam, nitrida logam, dan karbida.

V. Cara Menggunakan Lembaran Silikon Pengalir Terma

Secara amnya, pad silikon konduktif terma harus dimasukkan ke dalam reka bentuk struktur, perkakasan dan litar dari peringkat reka bentuk awal. Faktor yang perlu dipertimbangkan biasanya termasuk: kekonduksian terma, reka bentuk struktur, EMC, redaman getaran dan penyerapan bunyi, serta pemasangan dan ujian.

1. Memilih Penyelesaian Pelesapan Haba: Produk elektronik sedang menuju ke arah reka bentuk yang lebih kecil, nipis dan ringan, secara amnya menggunakan kaedah penyejukan pasif, secara tradisinya bergantung pada sink haba. Trend semasa adalah untuk menghapuskan sink haba sama sekali, menggunakan komponen pelesapan haba struktur (kurungan logam, sarung logam); atau menggabungkan penyelesaian sink haba dengan komponen pelesapan haba struktur. Penyelesaian dengan nisbah prestasi-kos terbaik hendaklah dipilih berdasarkan keperluan sistem dan persekitaran yang berbeza.

2. Jika menggunakan larutan sink haba, tidak disyorkan untuk menggunakan pita dua sisi-pengalir terma dengan kekonduksian terma yang rendah; dan juga tidak disyorkan untuk menggunakan gris haba tanpa keupayaan redaman getaran. Adalah dicadangkan untuk menggunakan cangkuk logam atau pushpin plastik untuk operasi, memilih 0.5mm... Menggunakan pad silikon konduktif haba yang lebih tebal bersama-sama dengan kaedah lain menawarkan pemasangan yang mudah dan menghilangkan keperluan untuk sokongan pelekat. Ini menghasilkan pelesapan haba yang jauh lebih baik daripada pita pengalir haba bermuka dua-dan lebih selamat serta lebih dipercayai. Kos keseluruhan, termasuk harga seunit, buruh dan peralatan, adalah lebih kompetitif.

3. Apabila memilih struktur pelesapan haba, adalah perlu untuk mengambil kira bentuk struktur struktur pelesapan haba, seperti tonjolan atau ceruk setempat pada permukaan sentuhan. Keseimbangan mesti dicapai antara reka bentuk struktur dan saiz pad silikon pengalir haba. Jika proses membenarkan, anda dinasihatkan untuk mengelak daripada memilih pad silikon konduktif haba yang terlalu tebal. Untuk memudahkan pengendalian, sandaran pelekat satu sisi biasanya disyorkan, dengan bahagian bersalut-pelekat digunakan pada struktur pelesapan haba. Adalah penting untuk memilih pad dengan nisbah mampatan yang baik untuk memastikan tekanan yang mencukupi pada pad silikon konduktif haba. (Ketebalan pad silikon konduktif terma mesti melebihi had atas teori kelegaan antara struktur pelesapan haba dan sumber haba, biasanya sebanyak 1mm-2mm.) Apabila memilih struktur pelesapan haba, kedudukan, ketinggian dan jenis pakej komponen juga perlu dipertimbangkan semasa susun atur PCB. Meletakkan sumber haba secara kerap boleh mengurangkan kos struktur pelesapan haba.

VI. Cara Memilih Helaian Silikon Konduktif Terma
Pemilihan kekonduksian haba terutamanya bergantung pada penggunaan kuasa sumber haba dan kapasiti pelesapan haba sink haba atau struktur pelesapan haba. Secara umumnya, cip dengan spesifikasi suhu rendah, kepekaan suhu tinggi atau ketumpatan fluks haba yang tinggi (biasanya lebih besar daripada 0.6 W/cm³ memerlukan pelesapan haba, manakala cip dengan ketumpatan fluks haba permukaan kurang daripada 0.04 W/cm² hanya memerlukan perolakan semula jadi) memerlukan pelesapan haba, dan kepingan silikon konduktif terma dengan kekonduksian haba yang lebih tinggi harus dipilih. Dalam industri elektronik pengguna, suhu simpang cip biasanya tidak dibenarkan melebihi 85 darjah Celcius dan disyorkan untuk mengawal suhu permukaan cip di bawah 75 darjah Celcius semasa ujian suhu-tinggi. Komponen keseluruhan papan kebanyakannya adalah gred-komersial, jadi suhu sistem dalaman disyorkan tidak melebihi 50 darjah Celsius pada suhu bilik. Permukaan permukaan pertama, atau permukaan yang boleh dihubungi oleh pelanggan akhir, sepatutnya mempunyai suhu di bawah 45 darjah Celsius pada suhu bilik. Memilih kepingan silikon konduktif terma dengan kekonduksian terma yang lebih tinggi boleh memenuhi keperluan reka bentuk dan membolehkan beberapa margin reka bentuk.

Nota: Ketumpatan fluks haba: ditakrifkan sebagai: ketumpatan fluks haba seunit luas (1 meter persegi) seunit masa (1 Suhu simpang (JT) mengukur jumlah haba yang melalui wafer semikonduktor ke perumah peranti berbungkus dalam beberapa saat. Ia biasanya lebih tinggi daripada suhu kes dan suhu permukaan peranti. Suhu simpang mengukur masa yang diperlukan untuk penyedutan haba sebagai peranti pembungkusan separa pengalir sebagai penyedut haba. rintangan haba.

VII. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kekonduksian Terma Silikon Pengalir Terma

1. Jenis dan Sifat Bahan Matriks Polimer: Bahan matriks kekonduksian terma yang lebih tinggi, serakan pengisi yang lebih baik dalam matriks, dan ikatan yang lebih baik antara matriks dan pengisi menghasilkan kekonduksian terma yang lebih baik bagi bahan komposit.

2. Jenis Pengisi: Kekonduksian terma pengisi yang lebih tinggi secara amnya membawa kepada kekonduksian terma yang lebih baik bagi bahan komposit.

3. Bentuk Pengisi: Secara amnya, urutan mudahnya membentuk laluan terma ialah misai > gentian > serpihan > butiran. Lebih mudah bagi pengisi untuk membentuk laluan haba, lebih baik kekonduksian terma.

4. Kandungan Pengisi Taburan pengisi dalam polimer menentukan kekonduksian terma bahan komposit. Apabila kandungan pengisi rendah, kesan kekonduksian terma tidak ketara; apabila kandungan pengisi berlebihan, sifat mekanikal bahan komposit sangat terjejas. Walau bagaimanapun, apabila kandungan pengisi meningkat kepada nilai tertentu, interaksi antara pengisi membentuk rangkaian-seperti atau rantai-seperti rangkaian konduktif terma dalam sistem. Kekonduksian terma adalah optimum apabila arah rangkaian ini sejajar dengan arah aliran haba. Oleh itu, terdapat nilai kritikal untuk jumlah pengisi pengalir haba.

5. Ciri-ciri Ikatan antara Bahan Pengisi dan Matriks Semakin tinggi tahap ikatan antara pengisi dan matriks, semakin baik kekonduksian terma. Menggunakan agen gandingan yang sesuai untuk merawat permukaan pengisi boleh meningkatkan kekonduksian terma sebanyak 10%–20%.