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导热胶的成分及制备方法

将有机聚硅氧烷,带有可水解基团的甲基聚硅氧烷,导热填料和固化剂混合以形成导热胶,其在粘度或塑性增加方面最小化并且即使在装载大量的导热胶时仍保持有效可模塑和可加工。导热填料。它固化成具有高导热性的硅橡胶部件。

由于产生的热量,诸如功率晶体管和晶闸管之类的发热电子或电子部件使其性能劣化。在现有技术中的普遍做法是,这种发热电子或电气部件设置有用于散热的散热器或用于将热量传导到相关设备的金属底盘以便释放热量的合适装置。为了改善电绝缘和传热,装有导热填料的电绝缘硅橡胶片通常介于发热部件和散热器之间。

作为导热的电绝缘材料,JP-A 47-32400公开了一种电绝缘组合物,其包含100重量份的合成橡胶,通常为硅橡胶和100至800重量份的至少一种选自氧化铍的金属氧化物,氧化铝,水合氧化铝,氧化镁和氧化锌。

作为用于不需要电绝缘的区域的导热材料,

然而,这些导热材料的导热率小于1.5W / mK。如果硅橡胶组合物装载有大量导热填料以改善其热传递,则组合物在液体组合物的情况下失去流动性并且在可混合组合物的情况下增加可塑性。在任何一种情况下,组合物变得非常难以模塑和加工。

在JP-A 1-69661中发现了一个解决该问题的方案,该专利公开了一种良好的导热橡胶/塑料组合物,其载有氧化铝,该氧化铝由10-30重量%的平均粒径最大为5μm的氧化铝颗粒组成,并且平均颗粒尺寸至少为10μm且无切边形状的单颗粒球形刚玉的平衡。另外,美国专利号 美国专利5,352,731公开了一种导热硅橡胶组合物,其包含100重量份的有机聚硅氧烷胶基,其平均聚合度为6,000-12,000,与平均聚合度为200-2,000和500的有机聚硅氧烷油组合。 1,200重量份球形氧化铝粉末。

然而,例如,在高载荷超过1,000重量份氧化铝粉末或超过70体积%氧化铝的情况下,甚至这些方法依赖于颗粒的组合或硅氧烷基质的粘度调节。在改善硅橡胶组合物的可模塑性和可加工性方面遇到一定的限制。

在诸如个人计算机和CD-ROM驱动器的电子机器中,包括LSI和CPU的IC芯片的集成度增加。由于这种紧密集成的IC芯片产生更多的热量,因此包括散热器和冷却风扇的传统冷却装置有时不令人满意。特别是,便携式笔记本型个人计算机难以内置在散热器或冷却风扇中,因为内部只有有限的空间。在这种机器中,IC芯片安装在印刷电路板上,该印刷电路板用作基板玻璃增强环氧树脂和聚酰亚胺树脂,其特征在于导热性差。然后,如现有技术那样,通过导热的电绝缘片将热量释放到基板上是无效的。

然后,将空气冷却或强制冷却型的散热部件设置在IC芯片附近,使得芯片中产生的热量传导到散热部件。当散热部件与IC芯片紧密接触时,由于表面不规则,传热被延迟。当导热的电绝缘片介于散热部件和IC芯片之间时,绝缘片的较小柔性允许芯片和部件之间的不同热膨胀向芯片施加应力,导致芯片失效。

另外,散热部件与每个电路芯片的连接需要额外的空间,从而防止尺寸减小。在这种情况下采用能够用单个散热部件冷却多个IC芯片的系统。

特别是,笔记本型个人计算机中使用的BGA型CPU需要慎重考虑冷却系统,因为它们具有降低的高度,但与普通CPU相比具有增加的热释放。

在不同高度的半导体芯片之间布置有间隙的情况下,需要能够填充间隙的低硬度,良好的导热材料。需要一种导热片,其具有高导热率和柔韧性,并且符合不同尺寸和形状的间隙。随着驱动频率变高,CPU可以提高性能,但会产生更多的热量。在这方面也需要更好的导热材料。

JP-A 2-196453公开了一种由填充有导热物质如金属氧化物的硅树脂模塑而成的片材,其中柔性可变形硅氧烷层位于具有足够强度以承受处理的硅树脂层上。JP-A 7-266356公开了一种导热复合片材,其包含含有导热填料并具有5至50的Asker C硬度的硅橡胶层和具有直径为至少0.3mm的孔的多孔增强层。JP-A 8-238707公开了一种柔性三维网状或泡沫构件形式的片材,其骨架网格表面涂有导热硅橡胶。美国专利 美国专利No.5,705,258公开了一种导热复合硅酮片,其中加入了增强片或布,具有至少一个粘性表面,Asker C硬度为5至50,厚度至多0.4mm。JP-A 9-296114公开了一种通过固化组合物获得的间隔物,该组合物包含加成反应型液体硅橡胶和导热的电绝缘陶瓷粉末,并且Asker C硬度高达25并且耐热性高达3.0°C / W。

然而,这些低硬度的导热片存在的问题是,当试图通过加载大量导热填料来增加相应组合物的热传递时,该组合物失去流动性并变得难以模塑。 

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