Mõistke ühes artiklis soojust juhtivat silikoonlehte

Traditsioonilised soojusjuhtivad materjalid koosnevad peamiselt metallidest (Ag, Cu ja Al) ja metallioksiididest (Al₂O3, MgO ja BeO), aga ka mitte-metallilistest materjalidest (grafiit, tahm, Si₃N4 ja AlN). Tööstusliku tootmise ning teaduse ja tehnoloogia edenemise tulemusena on soojust juhtivatele materjalidele seatud uued nõuded. Täheldatud on soovi erakordsete terviklike omadustega materjalide järele. Elektri- ja elektroonikasektoris on integratsiooni- ja koostetehnoloogiate kiire arengu tulemusena elektroonikakomponentide ja loogikalülituste suurus vähenenud tuhandeid kordi. Järelikult on vaja kõrge soojusjuhtivusega isoleermaterjale. Viimastel aastakümnetel on polümeermaterjalide kasutusalad pidevalt laienenud. Traditsiooniliste tööstuslike materjalide, eriti metallmaterjalide asendamine kunstlikult sünteesitud polümeermaterjalidega on muutunud ülemaailmsete teadusuuringute keskmeks. I. Mis on soojust juhtivad silikoonlehed?

Soojust juhtivad silikoonlehed on teatud tüüpi keskmised materjalid, mis sünteesitakse ainulaadse protsessi kaudu. See protsess hõlmab silikooni kasutamist alusmaterjalina ja mitmesuguste abimaterjalide, näiteks metallioksiidide, lisamist. Soojust juhtiv silikoonkumm on polümeerkomposiitmaterjal, mis saavutab soojusjuhtivuse, täites selle soojust juhtiva pulbriga ja kasutades sideainena räniorgaanilist vaiku.

II. Tavaliselt kasutatavad maatriksmaterjalid ja täiteained soojust juhtivate silikoonlehtede jaoks

Räniorgaaniline vaik (põhitooraine)

1. Isoleerivad ja soojust juhtivad täiteained: alumiiniumoksiid, magneesiumoksiid, boornitriid, alumiiniumnitriid, berülliumoksiid, kvarts jne. Räniorgaanilised plastifikaatorid

2. Leegiaeglustid: magneesiumhüdroksiid, alumiiniumhüdroksiid

3. Anorgaanilised värvained (värvide eristamine)

4. Ristsiduv aine (nakkuvuse nõuded)

5. Katalüsaator (protsess vormimise nõuded)

Märkus. Soojust juhtivad silikoonpadjad täidavad soojusjuhtivuse funktsiooni, moodustades hea soojusjuhtivuse tee soojust -tootva elemendi ja soojust -hajutava seadme vahel. Koos jahutusradiaatorite, konstruktsioonikinnituste (ventilaatoritega) jne moodustavad need soojuse hajumise mooduli.

Täiteainete hulka kuuluvad järgmised metallist ja anorgaanilised täiteained:

1. Metallipulbri täiteained: vasepulber, alumiiniumipulber, rauapulber, tinapulber, niklipulber jne;

2. Metalloksiidid: alumiiniumoksiid, vismutoksiid, berülliumoksiid, magneesiumoksiid, tsinkoksiid;

3. Metall... Nitriidid: alumiiniumnitriid, boornitriid, räninitriid;

4. Anorgaanilised mittemetallid: grafiit, ränikarbiid, süsinikkiud, süsiniknanotorud, grafeen, berülliumkarbiid jne.

Pilt III. Soojust juhtivate silikoontihendite klassifikatsioon
Soojust juhtivad silikoontihendid võib jagada järgmisteks: soojust juhtivad silikoonpadjad ja mitte-silikoonist silikoonpadjad. Enamiku soojust juhtivate silikoontihendite elektriisolatsiooniomadused määravad lõpuks täiteaineosakeste isolatsiooniomadused.

1. Soojust juhtivad silikoonpadjad
Soojust juhtivad silikoonpadjad jagunevad veel paljudeks alamkategooriateks, millest igaühel on oma eripärad.

2. Mitte-Silikoonist silikoonpadjad Mitte-Silikoonist silikoonpadjad on kõrge soojusjuhtivusega materjal, kahepoolsed-iseliimuvad-. Elektroonikakomponentide koostamisel on neil madal soojustakistus ja head elektriisolatsiooni omadused madala survejõu korral. Need töötavad stabiilselt vahemikus -40 kraadi kuni 150 kraadi ja vastavad UL94V0 leegiaeglustaja reitingule.

IV. Soojust juhtiva silikooni soojusjuhtivuse mehhanism

Soojust juhtiva silikooni soojusjuhtivus sõltub polümeeri ja soojust juhtiva täiteaine vastastikusest mõjust. Erinevat tüüpi täiteainetel on erinevad soojusjuhtivusmehhanismid.

1. Metallist täiteainete soojusjuhtivuse mehhanism
Metallist täiteained juhivad soojust peamiselt elektronide liikumise kaudu; elektronide liikumise protsessiga kaasneb soojusülekanne.

2. Mittemetallist täitematerjalide soojusjuhtivuse mehhanism
Mittemetallist täiteained põhinevad peamiselt fononjuhtivusel; nende soojuse difusioonikiirus sõltub peamiselt naaberaatomite või siderühmade vibratsioonist. Nende hulka kuuluvad metallioksiidid, metallinitriidid ja karbiidid.

V. Kuidas kasutada soojust juhtivaid silikoonlehti

Üldiselt tuleks soojust juhtivad silikoonpadjad konstruktsiooni-, riistvara- ja vooluahela konstruktsiooni sisse lülitada juba algsest projekteerimisetapist. Tavaliselt tuleb arvesse võtta järgmisi tegureid: soojusjuhtivus, konstruktsiooniprojekt, elektromagnetiline ühilduvus, vibratsiooni summutamine ja heli neeldumine ning paigaldamine ja katsetamine.

1. Soojuse hajutamise lahenduse valimine: elektroonikatooted on suundumas väiksemate, õhemate ja kergemate kujunduste poole, tavaliselt kasutatakse passiivseid jahutusmeetodeid, mis on traditsiooniliselt toetuvad jahutusradiaatoritele. Praegune trend on jahutusradiaatorite täielik kaotamine, kasutades struktuurseid soojust hajutavaid komponente (metallklambrid, metallkestad); või jahutusradiaatori lahenduste kombineerimine struktuursete soojust hajutavate komponentidega. Parima kulu-jõudlussuhtega lahendus tuleks valida erinevate süsteeminõuete ja keskkondade põhjal.

2. Kui kasutate jahutusradiaatori lahendust, ei ole soovitatav kasutada madala soojusjuhtivusega soojusjuhtivat kahepoolset teipi; samuti ei soovitata kasutada termomääret, millel puudub vibratsiooni summutamine. Töötamiseks on soovitatav kasutada metallist konkse või plastikust nööpnõelu, valides 0,5 mm... Paksemate soojusjuhtivate silikoonpatjade kasutamine koos muude meetoditega pakub mugavat paigaldust ja välistab vajaduse kleepuva aluspinna järele. Selle tulemuseks on oluliselt parem soojuse hajumine kui kahepoolne -soojusjuhtiv teip ning see on ohutum ja töökindlam. Üldkulud, sealhulgas ühikuhind, tööjõud ja seadmed, on konkurentsivõimelisemad.

3. Soojust hajutavate konstruktsioonide valimisel tuleb arvesse võtta soojust hajutava konstruktsiooni struktuurilist vormi, näiteks kontaktpinna lokaalseid eendeid või süvendeid. Tuleb leida tasakaal konstruktsiooni ja soojust juhtiva silikoonpadja suuruse vahel. Kui protsess võimaldab, on soovitatav vältida liiga paksude soojust juhtivate silikoonpatjade valimist. Kasutamise hõlbustamiseks on üldiselt soovitatav kasutada ühepoolset-kleepuvat alust, kusjuures liimiga{5}}kaetud pool kantakse soojust hajutavale struktuurile. Soojust juhtivale silikoonpadjale piisava surve tagamiseks on ülioluline valida hea surveastmega padi. (Soojust juhtiva silikoonpadja paksus peab ületama soojust hajutava konstruktsiooni ja soojusallika vahelise lõtku teoreetilise ülemise piiri, tavaliselt 1–2 mm.) Soojust hajutavate konstruktsioonide valimisel tuleks PCB-de paigutusel arvesse võtta ka komponentide asukohta, kõrgust ja pakendi tüüpi. Soojusallikate regulaarne paigutamine võib vähendada soojuse hajumise struktuuri kulusid.

VI. Kuidas valida soojust juhtivaid silikoonlehti
Soojusjuhtivuse valik sõltub eelkõige soojusallika voolutarbimisest ja jahutusradiaatori või soojuseraldusstruktuuri soojuseraldusvõimest. Üldiselt nõuavad madala temperatuuriga, kõrge temperatuuritundlikkuse või suure soojusvoo tihedusega kiibid (tavaliselt suurem kui 0,6 W/cm³, mis nõuavad soojuse hajumist, samas kui need, mille pinnasoojusvoo tihedus on alla 0,04 W/cm², vajavad ainult loomulikku konvektsiooni) soojuse hajumist ja soojusjuhtivad silikoonlehed tuleks valida kõrgema soojusjuhtivusega. Tarbeelektroonikatööstuses ei tohi kiibiühenduste temperatuur üldiselt ületada 85 kraadi Celsiuse järgi ja kõrgel temperatuuril katsetamise ajal on soovitatav kiibi pinnatemperatuuri kontrollida alla 75 kraadi Celsiuse järgi. Kogu plaadi komponendid on enamasti kaubanduslikku-klassi, seega ei soovitata süsteemi sisetemperatuuril toatemperatuuril ületada 50 kraadi Celsiuse järgi. Esimese pinna või pinna, millega lõpptarbija saab kokku puutuda, temperatuur peaks ideaaljuhul olema toatemperatuuril alla 45 kraadi Celsiuse järgi. Suurema soojusjuhtivusega soojusjuhtivate silikoonlehtede valimine võib vastata konstruktsiooninõuetele ja lubada teatud varu.

Märkus. Soojusvoo tihedus: määratletakse kui: soojusvoo tihedus pindalaühiku (1 ruutmeeter) kohta ajaühiku kohta (1 Ühenduse temperatuur (JT) mõõdab soojushulka, mis läbib pooljuhtplaadi pakendatud seadme korpusesse sekundites. See on tavaliselt kõrgem kui korpuse temperatuur ja seadme pinna temperatuur. Ühenduse temperatuur mõõdab aega, mis kulub soojusvahvelt, pooljuhtimisseadmest korpuseni. kui soojustakistus.

VII. Soojust juhtiva silikooni soojusjuhtivust mõjutavad tegurid

1. Polümeermaatriksi materjali tüüp ja omadused: Suurema soojusjuhtivusega maatriksmaterjal, parem täiteaine dispersioon maatriksis ning parem side maatriksi ja täiteaine vahel annavad tulemuseks komposiitmaterjali parema soojusjuhtivuse.

2. Täiteaine tüüp: täiteaine kõrgem soojusjuhtivus viib üldiselt komposiitmaterjali parema soojusjuhtivuseni.

3. Täiteaine kuju: Üldiselt on termiliste radade moodustamise lihtsuse järjekord vurrud > kiud > helbed > graanulid. Mida lihtsam on täiteainel soojusradasid moodustada, seda parem on soojusjuhtivus.

4. Täiteainesisaldus Täiteainete jaotus polümeeris määrab komposiitmaterjalide soojusjuhtivuse. Kui täiteainesisaldus on madal, ei ole soojusjuhtivuse mõju märkimisväärne; kui täiteainesisaldus on liigne, mõjutavad komposiitmaterjali mehaanilised omadused oluliselt. Kui aga täiteaine sisaldus tõuseb teatud väärtuseni, moodustab täiteainete vaheline interaktsioon süsteemis võrgustiku-sarnase või ahel-taolise soojusjuhtiva võrgu. Soojusjuhtivus on optimaalne, kui selle võrgu suund on joondatud soojusvoo suunaga. Seetõttu on soojusjuhtiva täiteaine koguse kriitiline väärtus.

5. Täite- ja maatriksimaterjali sidumisomadused Mida kõrgem on täiteaine ja maatriksi sidumisaste, seda parem on soojusjuhtivus. Sobiva sideaine kasutamine täiteaine pinna töötlemiseks võib suurendada soojusjuhtivust 10–20%.