Рассеяние тепла для электронных устройств - теплопроводный силикон

1. Почему электронным устройствам необходимо рассеивание тепла?

Электронные устройства во время работы выделяют значительное количество тепла, которое в основном тратится в виде тепловой энергии. Чрезмерные температуры могут серьезно повредить надежности и сроку службы электронных устройств. Поэтому необходимы радиаторы для быстрого рассеивания остаточного тепла.

Ключевым игроком в этом процессе рассеивания тепла является материал термоинтерфейса. Эти материалы в основном используются для заполнения крошечных зазоров и неровностей поверхности, возникающих при контакте электронного устройства с радиатором, тем самым снижая тепловое сопротивление при теплопроводности и повышая эффективность рассеивания тепла.

С появлением 5G беспроводные мобильные терминалы, такие как интеллектуальные носимые устройства, автономные транспортные средства и устройства VR/AR, демонстрируют тенденцию значительного увеличения энергопотребления и резкого увеличения тепловыделения. В то же время в терминалах 5G начинают использовать новые материалы корпуса, такие как керамика и стекло, которые имеют худшие характеристики рассеивания тепла, чем металлы, что предъявляет более высокие требования к материалам термоинтерфейса. С другой стороны, строительство базовых станций 5G также стимулировало большой спрос на радиаторы.

Короче говоря, материалы термоинтерфейса становятся решающей поддержкой для электронных технологий рассеивания тепла. С одной стороны, постоянная модернизация электронной продукции привела к устойчивому расширению областей применения и использования этих материалов; с другой стороны, новые сценарии применения также поставили новые проблемы с производительностью теплопроводных интерфейсных материалов. Ожидается, что теплопроводящие интерфейсные материалы станут одним из ключевых элементов развития электронных технологий.

2. Состав теплопроводящего силикона.

Силиконовый гель – это особый тип силиконового каучука, известный как "материал, сосуществующий твердое-жидкость", в котором сосуществуют жидкость и твердое вещество. Это сетчатая структура, состоящая из полимерных соединений и обладающая уникальными свойствами. Перед отверждением его обычно разделяют на два компонента: A и B. Под действием соединений металлов платины виниловые или пропиленовые группы на матрице теплопроводной кремнийорганической смолы реагируют с силанольными группами на молекулах сшивающего агента с образованием геля. Вся реакция представляет собой реакцию присоединения вулканизации, не образующую побочных продуктов и, следовательно, не вызывающую усадки. Теплопроводящий силиконовый каучук представляет собой линейный полиорганосилоксан с высокой молярной массой (обычно более 148 000 г/моль).

3. Адгезивные свойства теплопроводящего силикона.

Основная цепь молекул полисилоксана обычно состоит из связей Si-O-Si. В этой молекулярной структуре R обычно представляет собой метил, но для улучшения или усиления определенных свойств можно ввести другие группы, такие как этил, винил, фенил и трифторальдегид. R' представляет собой гидроксил или алкил, а n представляет собой количество звеньев цепи.

Этот полисилоксановый материал обладает следующими основными свойствами:

1. Стабильные физико-химические свойства, в значительной степени независимые от температуры, пригодные для использования в диапазоне температур 50-250 градусов, с отличной электроизоляцией и устойчивостью к высоким и низким температурам (-50-250 градусов).

2. Физически прилипает к поверхностям большинства распространенных электронных устройств или других материалов без необходимости использования грунтовки или средств для обработки поверхности, не образует побочных продуктов или усадки во время отверждения.

3. Система бесцветна и прозрачна, что позволяет легко наблюдать внутреннюю структуру заливочного элемента при использовании в качестве заливочной массы. После отверждения в полу-отвержденном состоянии он демонстрирует хорошую адгезию и герметизирующие свойства ко многим основаниям, а также превосходную устойчивость к термоциклированию.

4. Длительное время работоспособности; два компонента не образуют гель быстро после смешивания. Нагрев способствует отверждению, а время отверждения можно гибко контролировать, регулируя температуру отверждения.. 5. Отличные свойства самовыравнивания-облегчают затекание в тонкие точки между микро-компонентами в схемах.

6. Твердость, текучесть и время отверждения геля можно гибко регулировать для различных сценариев применения. Из него также можно приготовить силиконовые гели с огнезащитными, -огнезащитными, проводящими или теплопроводящими свойствами.

7. Хорошая способность-самовосстановления; он может автоматически устранять трещины, вызванные внешними воздействиями, а также обеспечивать гидроизоляцию,-изоляцию от влаги и защиту от ржавчины.

8. Маслопроницаемость силиконового геля.

Во время вулканизации силиконовый гель находится в твердом-жидком сосуществовании состоянии с низкой плотностью поперечных-сшивок. Поэтому полученный теплопроводный силиконовый гель склонен к просачиванию масла, которое может загрязнять электронные устройства и снижать их долгосрочную-надежность. Чтобы улучшить теплопроводность силиконовой смолы и избежать просачивания масла, необходимо увеличить плотность поперечных-сшивок теплопроводящего силиконового геля.

Более высокая плотность поперечных-сшивок позволяет большему количеству кремнийорганических макромолекул вступать в реакцию и сшиваться-с образованием полноценной сетчатой ​​структуры, придавая ей хорошую текучесть. Несшитая-смола практически отсутствует; даже если существует небольшая часть полной сетевой структуры, она образует плотные точки перекрестных-связей на единицу объема. Несшитая-смола создает высокий коэффициент трения с сетчатой ​​структурой во время движения, препятствуя ее течению и тем самым уменьшая просачивание масла.

Поэтому увеличение плотности поперечных-сшивок теплопроводящего силиконового геля является ключом к решению проблемы просачивания масла. Оптимизируя рецептуру и процесс, можно увеличить плотность поперечных-сшивок, улучшив теплопроводность, одновременно эффективно предотвращая просачивание масла и повышая надежность электронных устройств.

5. Какова адгезионная прочность силикона?

В некоторых применениях, например между ПЭТ-пленкой и алюминиевым сплавом в аккумуляторных модулях, существуют определенные требования к адгезии теплопроводящего силикона. Адгезивные свойства теплопроводящего силикона в основном связаны с вязкостью и объемной прочностью геля. Вязкость геля определяет силу его адгезии на границе раздела соединений, а объемная прочность определяет силу, необходимую для разрыва геля, которую обычно называют силой сцепления геля.

Сила силы сцепления на границе раздела определяется относительной силой силы сцепления коллоида. Если сила сцепления коллоида меньше силы сцепления, необходимой для разрушения коллоида, происходит разрушение границы раздела, и величина силы сцепления в основном зависит от силы сцепления, т. е. вязкости. Если сила сцепления коллоида превышает силу сцепления, необходимую для разрушения коллоида, происходит разрушение сцепления, и величина силы сцепления в основном зависит от силы сцепления коллоида.

6. Области применения теплопроводящего силикона

(1) Авиационное оборудование

В определенном типе переключателя авионики произошла ошибка потери пакетов данных при низкой-температуре, вызванная чрезмерным локальным напряжением в теплопроводящих площадках, использованных в исходной конструкции. По сравнению с традиционными теплопроводящими прокладками и теплопроводными клеями, теплопроводящая силиконовая смазка, являясь новым типом теплопроводящего интерфейсного материала, превосходно показывает себя в различных тестах, таких как высокие и низкие температуры, безопасность при столкновении и непрерывная вибрация, и может применяться в производстве авионики.

(2) Электронное оборудование 5G

Новый теплопроводный силиконовый материал не только усиливает эффект теплопроводности, но и обеспечивает эффективную теплопередачу. По сравнению с традиционными теплопроводящими материалами новый теплопроводящий силикон может эффективно повысить эффективность распространения сигнала в электронных компонентах, способствуя его высококачественному-применению в оборудовании 5G.

(3) Силовые батареи

В большинстве силовых аккумуляторов используются литий-ионные-батареи, которые обладают такими преимуществами, как высокая плотность энергии и длительный срок службы, но также представляют значительную угрозу безопасности. При обычном вождении и в непредвиденных условиях литиевые аккумуляторы могут подвергаться постоянной вибрации, перепадам температур, погружению в воду, частичным коротким замыканиям, перегрузкам, механическим воздействиям и т. д., что угрожает безопасности водителей и пассажиров.

Если для герметизации отдельных элементов аккумуляторной батареи используется теплопроводящий и-огнестойкий силикон, показатели безопасности аккумуляторной батареи могут быть значительно улучшены. Теплопроводящий силикон может играть роль в водонепроницаемой герметизации, -огнестойкой герметизации, рассеивании тепла, амортизации и фиксации, обеспечивая безопасную работу литиевых батарей в сложных или даже неожиданных условиях, что является целью, которую преследуют все стороны.