Disipación de calor para dispositivos electrónicos - silicona termoconductora

1. ¿Por qué los dispositivos electrónicos necesitan disipación de calor?

Los dispositivos electrónicos generan una cantidad significativa de calor durante su funcionamiento, que se desperdicia principalmente en forma de energía térmica. Las temperaturas excesivas pueden dañar gravemente la fiabilidad y la vida útil de los dispositivos electrónicos. Por lo tanto, se necesitan disipadores de calor para disipar rápidamente este calor residual.

El actor clave en este proceso de disipación de calor es el material de la interfaz térmica. Estos materiales se utilizan principalmente para rellenar los pequeños huecos e irregularidades de la superficie que se crean cuando el dispositivo electrónico entra en contacto con el disipador de calor, reduciendo así la resistencia térmica durante la conducción del calor y mejorando la eficiencia de la disipación del calor.

Con la llegada de 5G, los terminales móviles inalámbricos, como los dispositivos portátiles inteligentes, los vehículos autónomos y los dispositivos VR/AR, están mostrando una tendencia a un consumo de energía significativamente mayor y una generación de calor dramáticamente mayor. Al mismo tiempo, los terminales 5G están empezando a utilizar nuevos materiales de carcasa, como cerámica y vidrio, que tienen un peor rendimiento de disipación de calor que los metales, lo que impone mayores exigencias a los materiales de interfaz térmica. Por otro lado, la construcción de estaciones base 5G también ha estimulado una gran demanda de disipadores de calor.

En resumen, los materiales de interfaz térmica se están convirtiendo en un soporte crucial para la tecnología electrónica de disipación de calor. Por un lado, la continua mejora de los productos electrónicos ha llevado a una expansión sostenida de las áreas de aplicación y uso de estos materiales; Por otro lado, los escenarios de aplicación emergentes también han planteado nuevos desafíos de rendimiento para los materiales de interfaz térmicamente conductores. Es previsible que los materiales de interfaz térmicamente conductores se conviertan en uno de los pilares clave que impulsen el desarrollo de la tecnología electrónica.

2. Composición de la silicona térmicamente conductora

El gel de silicona es un tipo especial de caucho de silicona conocido como "material de coexistencia sólido-líquido", donde coexisten líquido y sólido. Es una estructura de red compuesta de compuestos poliméricos y posee propiedades únicas. Antes del curado, generalmente se divide en dos componentes, A y B. Bajo la catálisis de compuestos de metal de platino, los grupos vinilo o propileno en la matriz de resina organosilícica térmicamente conductora reaccionan con los grupos silanol en las moléculas del agente reticulante para formar el gel. Toda la reacción es una reacción de vulcanización por adición, que no produce subproductos y, por lo tanto, no produce contracción. El caucho de silicona térmicamente conductor es un poliorganosiloxano lineal con una masa molar elevada (generalmente superior a 148.000 g/mol).

3. Propiedades adhesivas de la silicona térmicamente conductora

La cadena principal de moléculas de polisiloxano suele estar compuesta por enlaces Si-O-Si. En esta estructura molecular, R suele ser metilo, pero se pueden introducir otros grupos, como etilo, vinilo, fenilo y trifluoroaldehído, para mejorar o potenciar ciertas propiedades. R' es hidroxilo o alquilo, yn representa el número de unidades de cadena.

Este material de polisiloxano tiene las siguientes propiedades principales:

1. Propiedades fisicoquímicas estables, en gran medida independientes de la temperatura, utilizables en un rango de temperatura de 50 a 250 grados, con excelente aislamiento eléctrico y resistencia a temperaturas altas y bajas (-50 a 250 grados).

2. Se adhiere físicamente a las superficies de los dispositivos electrónicos u otros materiales más comunes sin necesidad de imprimación o agentes de tratamiento de superficies, y no produce subproductos ni contracción durante el curado.

3. El sistema es incoloro y transparente, lo que facilita la observación de la estructura interna del elemento encapsulado cuando se utiliza como compuesto para encapsulado. Después de curar en estado semi-curado, exhibe buenas propiedades de adhesión y sellado a muchos sustratos y una excelente resistencia a los ciclos térmicos.

4. Largo tiempo de trabajo; Los dos componentes no gelifican rápidamente después de mezclarlos. El calentamiento promueve el curado y el tiempo de curado se puede controlar de manera flexible ajustando la temperatura de curado.. 5. Las excelentes propiedades autonivelantes-facilitan el flujo hacia los puntos finos entre los micro-componentes en los circuitos.

6. La dureza, fluidez y tiempo de curado del gel se pueden ajustar de manera flexible para diferentes escenarios de aplicación. También se puede formular en geles de silicona con propiedades -retardantes de llama, conductoras o térmicamente conductoras.

7. Buena capacidad de autocuración-; puede reparar automáticamente grietas causadas por fuerzas externas y, al mismo tiempo, proporciona impermeabilización, protección contra la humedad-y prevención del óxido.

8. Permeabilidad al aceite del gel de silicona.

Durante la vulcanización del gel de silicona, éste existe en un estado de coexistencia sólido-líquido con una baja-densidad de reticulación. Por lo tanto, el gel de silicona térmicamente conductor producido es propenso a filtrar aceite, lo que puede contaminar los dispositivos electrónicos y reducir su confiabilidad-a largo plazo. Para mejorar la conductividad térmica de la resina de silicona y al mismo tiempo evitar la filtración de aceite, es necesario aumentar la -densidad de reticulación del gel de silicona térmicamente conductor.

Una mayor densidad de enlaces cruzados-permite que más macromoléculas de organosilicio reaccionen y se entrecrucen-en una estructura de red completa, lo que le da buena fluidez. La resina no reticulada-es prácticamente inexistente; Incluso si existe una pequeña cantidad de estructura de red completa, forma densos puntos de enlace cruzado-por unidad de volumen. La resina no reticulada genera un alto coeficiente de fricción con la estructura de la red durante el movimiento, dificultando su flujo y reduciendo así la filtración de aceite.

Por lo tanto, aumentar la-densidad de reticulación del gel de silicona térmicamente conductor es clave para resolver el problema de la filtración de aceite. Al optimizar la formulación y el proceso, se puede aumentar la densidad de reticulación-, lo que mejora la conductividad térmica y al mismo tiempo previene eficazmente la filtración de aceite y mejora la confiabilidad de los dispositivos electrónicos.

5. ¿Cómo es la fuerza adhesiva de la silicona?

En algunas aplicaciones, como entre la película de PET y la aleación de aluminio en módulos de batería, existen ciertos requisitos para la adhesión de la silicona térmicamente conductora. El rendimiento adhesivo de la silicona térmicamente conductora está relacionado principalmente con la viscosidad y la resistencia aparente del gel. La viscosidad del gel determina su fuerza adhesiva en la interfaz de unión, mientras que la fuerza aparente determina la fuerza requerida para que el gel se rompa, lo que comúnmente se conoce como fuerza de unión del gel.

La fuerza de la fuerza adhesiva en la interfaz está determinada por la fuerza relativa de la fuerza cohesiva del coloide. Si la fuerza adhesiva del coloide es menor que la fuerza cohesiva requerida para que el coloide se descomponga, se produce una falla en la interfaz y la magnitud de la fuerza adhesiva depende principalmente de la fuerza adhesiva, es decir, de la viscosidad. Si la fuerza adhesiva del coloide es mayor que la fuerza cohesiva requerida para que el coloide se descomponga, se produce una falla cohesiva y la magnitud de la fuerza adhesiva depende principalmente de la fuerza cohesiva del coloide.

6. Áreas de aplicación de la silicona térmicamente conductora

(1) Equipo de aviónica

Cierto tipo de conmutador de aviónica experimentó un fallo de pérdida de paquetes de datos por-baja temperatura, provocado por una tensión local excesiva en las almohadillas conductoras térmicas utilizadas en el diseño original. En comparación con las almohadillas térmicamente conductoras y los adhesivos térmicamente conductores, la grasa de silicona térmicamente conductora, como un nuevo tipo de material de interfaz térmicamente conductor, funciona excelentemente en diversas pruebas, como rendimiento a altas y bajas temperaturas, seguridad contra colisiones y vibración continua, y puede aplicarse en la producción de productos de aviónica.

(2) Equipo electrónico 5G

El nuevo material de silicona térmicamente conductor no solo puede mejorar el efecto de conducción del calor, sino también lograr una transferencia de calor efectiva. En comparación con los materiales térmicamente conductores tradicionales, la nueva silicona térmicamente conductora puede mejorar eficazmente la eficiencia de propagación de la señal en aplicaciones de componentes electrónicos, promoviendo su aplicación de alta-calidad en equipos 5G.

(3) Baterías de energía

La mayoría de las baterías eléctricas utilizan baterías de iones-de litio, que tienen ventajas como una alta densidad de energía y una larga vida útil, pero también plantean importantes riesgos para la seguridad. En condiciones normales de conducción y en condiciones inesperadas, las baterías de litio pueden estar sometidas a vibraciones continuas, cambios de temperatura, inmersión en agua, cortocircuitos parciales, sobrecargas, impactos mecánicos, etc., poniendo en peligro la seguridad de conductores y pasajeros.

Si se utiliza silicona térmicamente conductora y retardante de llama-para encapsular las celdas individuales de la batería, el rendimiento de seguridad del paquete de baterías se puede mejorar significativamente. La silicona térmicamente conductora puede desempeñar un papel en el sellado impermeable,-sellado retardante de llama, disipación de calor, absorción de impactos y fijación, manteniendo el funcionamiento seguro de las baterías de litio en entornos complejos o incluso inesperados, que es el objetivo perseguido por todas las partes.