Elektronik cihazlar için ısı dağıtımı - termal iletken silikon

1. Elektronik cihazlar neden ısı dağıtımına ihtiyaç duyar?

Elektronik cihazlar çalışma sırasında önemli miktarda ısı üretir ve bu ısı öncelikle termal enerji olarak boşa harcanır. Aşırı sıcaklıklar elektronik cihazların güvenilirliğine ve kullanım ömrüne ciddi şekilde zarar verebilir. Bu nedenle, bu artık ısıyı hızlı bir şekilde dağıtmak için ısı emicilere ihtiyaç vardır.

Bu ısı dağıtma sürecindeki anahtar oyuncu termal arayüz malzemesidir. Bu malzemeler esas olarak elektronik cihaz soğutucuya temas ettiğinde oluşan küçük boşlukları ve yüzey düzensizliklerini doldurmak, böylece ısı iletimi sırasında termal direnci azaltmak ve ısı dağıtım verimliliğini artırmak için kullanılır.

5G'nin gelişiyle birlikte akıllı giyilebilir cihazlar, otonom araçlar ve VR/AR cihazları gibi kablosuz mobil terminaller, önemli ölçüde artan güç tüketimi ve önemli ölçüde artan ısı üretimi eğilimi gösteriyor. Eş zamanlı olarak 5G terminalleri, metallere göre daha düşük ısı yayılım performansına sahip olan seramik ve cam gibi yeni kaplama malzemeleri kullanmaya başlıyor ve bu da termal arayüz malzemelerine daha fazla talep getiriyor. Öte yandan 5G baz istasyonlarının inşası da soğutuculara yönelik büyük bir talebi artırdı.

Kısacası, termal arayüz malzemeleri elektronik ısı dağıtma teknolojisi için çok önemli bir destek haline geliyor. Bir yandan elektronik ürünlerin sürekli olarak geliştirilmesi, bu malzemelerin uygulama alanlarının ve kullanımının sürekli olarak genişlemesine yol açmış; Öte yandan, ortaya çıkan uygulama senaryoları, termal olarak iletken arayüz malzemelerine yeni performans zorlukları da getirmiştir. Termal olarak iletken arayüz malzemelerinin elektronik teknolojisinin gelişimini yönlendiren temel direklerden biri olacağı öngörülebilir.

2. Termal İletken Silikonun Bileşimi

Silikon jel, sıvı ve katının bir arada bulunduğu, "katı-sıvı bir arada bulunan malzeme" olarak bilinen özel bir silikon kauçuk türüdür. Polimerik bileşiklerden oluşan ve benzersiz özelliklere sahip bir ağ yapısıdır. Sertleşmeden önce genellikle A ve B olmak üzere iki bileşene ayrılır. Platin metal bileşiklerinin katalizi altında, termal olarak iletken organosilikon reçine matrisi üzerindeki vinil veya propilen grupları, jel oluşturmak üzere çapraz bağlama maddesi molekülleri üzerindeki silanol gruplarıyla reaksiyona girer. Reaksiyonun tamamı, hiçbir yan ürün üretmeyen ve dolayısıyla büzülme oluşturmayan bir ilave vulkanizasyon reaksiyonudur. Termal olarak iletken silikon kauçuk, yüksek molar kütleye (genellikle 148.000 g/mol'ün üzerinde) sahip doğrusal bir poliorganosiloksandır.

3. Termal İletken Silikonun Yapışkan Özellikleri

Polisiloksan moleküllerinin ana zinciri genellikle Si-O-Si bağlarından oluşur. Bu moleküler yapıda R genellikle metildir ancak belirli özellikleri geliştirmek veya geliştirmek için etil, vinil, fenil ve trifloroaldehit gibi diğer gruplar da dahil edilebilir. R', hidroksil veya alkildir ve n, zincir birimlerinin sayısını temsil eder.

Bu polisiloksan malzeme aşağıdaki ana özelliklere sahiptir:

1. Kararlı fizikokimyasal özellikler, sıcaklıktan büyük ölçüde bağımsız, 50-250 derece sıcaklık aralığında kullanılabilir, mükemmel elektrik yalıtımı ve yüksek ve düşük sıcaklıklara (-50-250 derece) direnç.

2. Astar veya yüzey işleme maddelerine ihtiyaç duymadan en yaygın elektronik cihazların veya diğer malzemelerin yüzeylerine fiziksel olarak yapışır ve kürleme sırasında yan ürün veya büzülme oluşturmaz.

3. Sistem renksiz ve şeffaftır, bu da saksı bileşeni olarak kullanıldığında saksı elemanının iç yapısının gözlemlenmesini kolaylaştırır. Yarı-kürlenmiş halde kürlendikten sonra, birçok alt tabakaya iyi yapışma ve sızdırmazlık özellikleri ve termal döngüye karşı mükemmel direnç sergiler.

4. Uzun çalışma süresi; iki bileşen karıştırıldıktan sonra hızla jelleşmez. Isıtma kürlemeyi destekler ve kürleme süresi, kürleme sıcaklığı ayarlanarak esnek bir şekilde kontrol edilebilir. 5. Mükemmel kendi kendine-düzeltme özellikleri, devrelerdeki mikro bileşenler arasındaki ince noktalara akışı- kolaylaştırır.

6. Jelin sertliği, akışkanlığı ve kürleşme süresi farklı uygulama senaryolarına göre esnek bir şekilde ayarlanabilir. Ayrıca alevi-geciktirici, iletken veya termal olarak iletken özelliklere sahip silikon jeller halinde de formüle edilebilir.

7. Kendini-iyileştirme yeteneği iyidir; dış kuvvetlerin neden olduğu çatlakları otomatik olarak onarabilir, aynı zamanda su geçirmezlik, nem-geçirmezliği ve pas önleme de sağlayabilir.

8. Silikon jelin yağ geçirgenliği

Silikon jelin vulkanizasyonu sırasında, düşük çapraz-bağ yoğunluğuna sahip, katı-sıvı bir arada bulunma durumunda bulunur. Bu nedenle, üretilen termal olarak iletken silikon jel, elektronik cihazları kirletebilen ve uzun-vadeli güvenilirliklerini azaltabilen yağ sızıntısına eğilimlidir. Yağ sızıntısını önlerken silikon reçinenin termal iletkenliğini geliştirmek için, termal olarak iletken silikon jelin çapraz-bağlanma yoğunluğunun arttırılması gerekir.

Daha yüksek bir çapraz-bağlanma yoğunluğu, daha fazla organosilikon makromolekülün reaksiyona girmesine ve tam bir ağ yapısına çapraz-bağlanmasına olanak tanır ve bu da ona iyi bir akışkanlık kazandırır. Çapraz-bağlı reçine neredeyse hiç yoktur; Az miktarda tam ağ yapısı mevcut olsa bile birim hacim başına yoğun çapraz-bağlantı noktaları oluşturur. Çapraz-bağlı olmayan reçine, hareket sırasında ağ yapısında yüksek bir sürtünme katsayısı oluşturarak akışını engeller ve böylece yağ sızıntısını azaltır.

Bu nedenle, termal olarak iletken silikon jelin çapraz-bağlanma yoğunluğunun arttırılması, yağ sızıntısı sorununu çözmenin anahtarıdır. Formülasyonu ve süreci optimize ederek çapraz-bağlama yoğunluğu artırılabilir, bu da termal iletkenliği artırırken yağ sızıntısını etkili bir şekilde önler ve elektronik cihazların güvenilirliğini artırır.

5. Silikonun yapışma gücü nasıldır?

Pil modüllerindeki PET film ile alüminyum alaşımı arasında olduğu gibi bazı uygulamalarda, termal olarak iletken silikonun yapıştırılması için belirli gereksinimler vardır. Termal olarak iletken silikonun yapışma performansı esas olarak jelin viskozitesi ve yığın kuvveti ile ilgilidir. Jelin viskozitesi bağlanma ara yüzündeki yapışma gücünü belirlerken, kütle dayanımı jelin kırılması için gereken kuvveti belirler; buna genellikle jelin bağlanma kuvveti denir.

Ara yüzeydeki yapışma kuvvetinin kuvveti, kolloidin yapışma kuvvetinin bağıl kuvveti ile belirlenir. Kolloidin yapışma kuvveti, kolloidin parçalanması için gereken yapışma kuvvetinden daha azsa, arayüz arızası meydana gelir ve yapışma kuvvetinin büyüklüğü esas olarak yapışma kuvvetine, yani viskoziteye bağlıdır. Kolloidin yapışma kuvveti, kolloidin parçalanması için gereken yapışma kuvvetinden daha büyükse, yapışma başarısızlığı meydana gelir ve yapışma kuvvetinin büyüklüğü esas olarak kolloidin yapışma kuvvetine bağlıdır.

6. Termal İletken Silikonun Uygulama Alanları

(1) Aviyonik Ekipmanları

Belirli bir aviyonik anahtar türü, orijinal tasarımda kullanılan termal olarak iletken pedlerdeki aşırı yerel stresin neden olduğu bir düşük-sıcaklık veri paketi kaybı hatasıyla karşılaştı. Geleneksel termal iletken pedler ve termal iletken yapıştırıcılarla karşılaştırıldığında, termal iletken silikon gres, yeni bir termal iletken arayüz malzemesi türü olarak yüksek ve düşük sıcaklık performansı, çarpışma güvenliği ve sürekli titreşim gibi çeşitli testlerde mükemmel performans gösterir ve aviyonik ürünlerin üretiminde uygulanabilir.

(2) 5G Elektronik Ekipman

Yeni termal olarak iletken silikon malzeme yalnızca ısı iletim etkisini arttırmakla kalmaz, aynı zamanda etkili ısı transferi de sağlar. Geleneksel termal iletken malzemelerle karşılaştırıldığında, yeni termal iletken silikon, elektronik bileşen uygulamalarında sinyal yayılım verimliliğini etkili bir şekilde iyileştirebilir ve 5G ekipmanlarında yüksek-kaliteli uygulamasını destekleyebilir.

(3) Güç Pilleri

Çoğu güç pili, yüksek enerji yoğunluğu ve uzun hizmet ömrü gibi avantajlara sahip olan ancak aynı zamanda önemli güvenlik tehlikeleri de oluşturan lityum{0}}iyon pilleri kullanır. Normal sürüş ve beklenmedik koşullar altında lityum piller, sürücülerin ve yolcuların güvenliğini tehdit edecek şekilde sürekli titreşime, sıcaklık değişimlerine, suya batmaya, kısmi kısa devreye, aşırı yüklenmeye, mekanik darbelere vb. maruz kalabilir.

Bireysel güç pil hücrelerini kapsüllemek için termal olarak iletken ve alevi{0}geciktiren silikon kullanılırsa, pil takımının güvenlik performansı önemli ölçüde iyileştirilebilir. Termal olarak iletken silikon, su geçirmez sızdırmazlık, alev-geciktirici sızdırmazlık, ısı dağıtımı, şok emilimi ve sabitlemede rol oynayabilir ve lityum pillerin karmaşık ve hatta beklenmedik ortamlarda güvenli bir şekilde çalışmasını sağlar; tüm tarafların izlediği hedef budur.