一文看懂-导热硅胶垫片的所需填料
  • 2021-01-07
  • 来源:公司新闻
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随着信息时代快速发展,工业技术的发展与人们生活水平的提高,对工业电子产品与消费产品的更高性能化、小型化提出了更高的要求,高度集成的电子设备在使用过程中,无法避免地产生热量,影响电子元件的性能与效率,降低了电子元件的使用寿命。因此电子元件的散热问题是我们必须面对和解决的问题。


目前,发热元件与散热元件之间的传热界面,主要使用的是导热硅胶垫片,它是专门为利用缝隙传递热量的设计方案生产,能够填充缝隙,打通发热部位与散热元件间的热通道,有效提升热传递效率,同时还起到绝缘、减震、密封等作用,能够满足设备小型化及超薄化的设计要求,是极具工艺性和使用性,且厚度适用范围广,一种极佳的导热界面材料。由于普通硅胶是热的不良导体,因此需要添加适合的导热填料以提高其导热性能,而在无机非金属导热绝缘粉体填料中,最为常见的有:氮化铝、氧化铝、氧化铍、氮化硼等

与其他填料相比较,氧化铝拥有能够满足导热界面材料导热率要求,且来源广泛,制造成本低,性价比高等优点。所以氧化铝是高导热绝缘聚合物的经济适用型填料。不过导热硅胶垫片也对氧化铝填料有着独特的要求。



对形貌的需求

氧化铝填料之所以能够起到导热作用,是因为添加了足够多的填料后,它们能在硅胶基体中相互接触,并在复合材料中形成局部的导热链或导热网。因此为了提高导热材料的导热率,一方面需要填料能在基体中形成导热链或导热网,另一方面则需要提高氧化铝填料自身导热率。

一定范围内,随着氧化铝用量的增加,封装胶的热导率逐步增加(来源:《电子封装用加成型硅橡胶的研制》)

虽说片状氧化铝更易形成导热链和导热网,但由于颗粒和颗粒的接触碰撞大,会导致体系的粘度大且硅胶柔韧性大幅下降,因此并不适用于导热硅胶中,因此当前在高导热绝缘材料中填充的氧化铝形貌主要以球形(类球形)为主。当氧化铝颗粒的球形度越高,其表面能就越小,球的表面流动性越好,与基体搅拌成膜均匀,体系粘度就越低。因此制备成硅胶材料时,填料氧化铝球形度越高,其柔韧性越高。

球形氧化铝

片状氧化铝

在提高氧化铝自身的导热率方面,需要从晶体的结晶程度和致密度下手。因为α相氧化铝为六方结构,是氧化铝变体中最为致密的结构,因此氧化铝填料必须具有高的α相含量。制备球形氧化铝通常有两种工艺,熔融法和高温煅烧法。其中熔融法所得的氧化铝颗粒虽然球形度够高,但因为熔融过程在晶体内部往往会形成气孔及空位等晶体缺陷,因此会导致颗粒的致密度降低,从而降低其导热率。而后者是长时间的晶体生长,其结晶发育完整,化学纯度高,颗粒具有非常高的真比重,因此其导热率要比熔融法生产的球形氧化铝高。

我们针对市场需求开发了ZHA系列球型氧化铝,以普通不规则形状的Al2O3经过高温喷射熔融法煅烧而成,所得氧化铝具有球化率高、α-Al2O3相含量高等特点,结合后段水洗和表面处理工艺,产品性能更优越。该产品因其优异的特性,被广泛用作导热界面材料、导热工程塑料以及铝基覆铜板的填充材料

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