Conductividad térmica del silicio

Con el rápido desarrollo de industrias como vehículos de nueva energía, 5G, big data, conducción autónoma, Internet de las Cosas e inteligencia industrial, la demanda de materiales conductores térmicos también ha aumentado drásticamente. 

 

¿Cuántos tipos de materiales de silicona conductora térmica existen?

1. Lámina de silicona conductora térmica

2. Grasa de silicona conductora térmica

3. Cinta de silicona conductora térmica

4. Cinta de silicona conductora térmica

5. Materiales de cambio de fase conductores térmicos

6. Rellenador de espacios conductivo térmico

7. Compuesto de encapsulado de alta conductividad térmica

8. Adhesivo conductor térmico

Categorías de diferentes materiales de silicona conductora térmica

1. Lámina de silicona conductora térmica

(También llamado almohadilla de silicona conductora térmica, lámina de silicona conductora térmica)

 

Presenta buena conductividad térmica y alta resistencia a la presión, lo que satisface la demanda actual de materiales conductores térmicos en la industria electrónica, siendo una alternativa binaria a la pasta térmica de grasa de silicona y las láminas de mica. El mejor producto para el sistema de refrigeración. Este tipo de producto es fácil de instalar, propicio para la producción automatizada y el mantenimiento del producto, y es un nuevo material con gran manufactura y practicidad.

 

El grosor y la dureza de la lámina de silicona conductora térmica pueden ajustarse según diferentes diseños, por lo que se pueden salvar las tolerancias de la estructura de disipación de calor y el tamaño del chip en el canal de conducción térmica, reduciendo los requisitos de tolerancia para la superficie de contacto del disipador de calor en el diseño estructural, especialmente porque la diferencia en planitud y rugosidad aumentaría considerablemente el costo del producto si se mejora la precisión de mecanizado. Por lo tanto, la lámina de silicona conductora térmica puede aumentar plenamente el área de contacto entre los componentes generadores de calor y el radiador, transfiriendo el flujo de calor y reduciendo el costo de producción del radiador.

2. Pasta de silicona conductora térmica 

La grasa de silicona conductora térmica es un objeto viscoso blanco o gris con cierta viscosidad, sin granularidad evidente, no tóxico, inodoro, no corrosivo, con propiedades químicas y físicas estables y excelente conductividad térmica, aislamiento eléctrico, resistencia a altas temperaturas, envejecimiento y agua.

 

Presenta baja separación de aceite (tiende a cero) y muy buena resistencia a la intemperie (incluyendo resistencia a altas y bajas temperaturas, agua, ozono, envejecimiento atmosférico, etc.), y puede utilizarse durante largos periodos en un rango de temperatura de -30°C a 150°C, incluso a temperaturas superiores a +200°C. Aún puede mantener la humectación de la superficie de contacto.

3. Cinta de silicona conductora térmica

Se utiliza ampliamente en la unión entre dispositivos de potencia y disipadores de calor para evacuar el calor, logrando simultáneamente las funciones de conductividad térmica, aislamiento y fijación.

4. Cinta de silicona conductora térmica

Elastómero de polímero de silicona con fibra de vidrio como material base de polímero para refuerzo, también conocido como tela de silicona térmicamente conductora o tela de silicona resistente al desgarro. Esta tela de silicona puede reducir eficazmente la resistencia térmica entre componentes electrónicos y disipadores de calor, proporcionando aislamiento eléctrico, con alta rigidez dieléctrica, buena conductividad térmica, alta resistencia química, y capaz de soportar alto voltaje y prevenir cortocircuitos causados por perforación de piezas metálicas.

 

El material de cambio de fase térmicamente conductor utiliza las propiedades del sustrato para sufrir un cambio de fase en la temperatura de trabajo, permitiendo que el material se ajuste más estrechamente a la superficie de contacto y obteniendo también una resistencia térmica ultra baja para una transferencia de calor más completa.

5. Materiales de cambio de fase conductores térmicos

Utiliza las características del material base para sufrir un cambio de fase a la temperatura de trabajo, de modo que el material pueda ajustarse mejor a la superficie de contacto. Simultáneamente, se obtiene también una resistencia térmica ultra baja y la transferencia de calor se realiza más completamente.

6. Relleno de huecos conductor térmico

(Gel térmicamente conductor, relleno térmicamente conductor)

 

Los rellenos de huecos térmicamente conductores están diseñados para optimizar el control de dispensado, lograr propiedades térmicas y mecánicas superiores y ofrecer beneficios de alta ingeniería. Al dispensarse en estado líquido para llenar huecos, el material ejerce poco estrés sobre la pieza durante el montaje. Los rellenos de huecos térmicamente conductores pueden usarse para unir y recubrir topografías complejas y superficies multicapa, proporcionando cobertura de espesor ilimitado para topografías desiguales de placas de circuito.

Relleno térmicamente conductor

7. Compuesto de encapsulado de alta conductividad térmica

Es una silicona de adición de dos componentes, compuesta por dos partes de líquido AB. Tras mezclarse según la proporción, reacciona y cura formando un elastómero de alto rendimiento. Proporciona excelente disipación de calor y protección de encapsulado antihumedad para componentes de placas de circuito.

Silicona de encapsulado térmicamente conductora

8. Adhesivo conductor térmico

La silicona de curado a temperatura ambiente de un componente tiene excelente adhesión a superficies metálicas, plásticas y cerámicas después del curado. Se utiliza ampliamente en el relleno y fijación de componentes electrónicos y radiadores para mejorar la conductividad térmica y la estabilidad de los componentes, especialmente cuando no pueden realizarse estructuras de fijación mecánica.

Problemas Comunes

P1: ¿La junta de silicona conductora térmica es adhesiva?

P1: Las almohadillas de silicona térmicamente conductoras están disponibles con o sin adhesivo.

P2: ¿Cómo entender la “autoadhesión”?

P2: El componente de caucho contiene adhesivo, por lo que el producto tiene autoadhesividad. Para productos con respaldo adhesivo, la pegajosidad de la superficie facilitará el montaje. Sin embargo, la resistencia térmica del respaldo adhesivo afectará la conductividad térmica del producto. Los productos autoadhesivos no tienen el problema de aumentar la resistencia térmica por el respaldo adhesivo. En términos de fuerza adhesiva, el respaldo adhesivo tiene mayor fuerza que los productos autoadhesivos.

P3: ¿Los productos adhesivos pueden pegarse repetidamente?

P3: Es necesario evaluar si puede reworked según condiciones específicas. Si se construye cuidadosamente, generalmente los productos adhesivos pueden reutilizarse. No obstante, al encontrarse con superficies de aluminio o galvanizadas, se debe tener especial cuidado para evitar desgarros o delaminación.

P4: Si la junta conductora de calor es autoadhesiva, ¿será conveniente para reutilizar?

P4: Es necesario determinar si el tratamiento de almohadilla térmica autoadhesiva puede volver a pegarse repetidamente según la superficie de unión específica. En la mayoría de casos puede reutilizarse, pero con superficies de aluminio o galvanizadas debe tenerse especial cuidado para evitar desgarros o delaminación. Las almohadillas térmicas autoadhesivas serán más fácilmente reutilizables que los productos con respaldo adhesivo.

P5: ¿Cuál es el proceso de producción de una junta de silicona conductora térmica?

P5: Se añade polvo térmicamente conductor, retardante de llama y agente de curado al aceite de silicona orgánico, se mezcla y ajusta color agitando, luego se vacía para reducir burbujas en la silicona, después se vulcaniza a alta temperatura, se enfría y se procede al recubrimiento de caucho, corte y moldeo. Las pruebas de producto terminado incluyen conductividad térmica, rango de resistencia a temperatura, resistividad volumétrica, resistencia al voltaje, retardancia a la llama, resistencia a la tracción, dureza, espesor y otros parámetros.

P6: ¿Cuál es el límite superior de temperatura de funcionamiento normal de la junta de silicona conductora térmica? ¿A la temperatura máxima, cuánto tiempo puede estar expuesta para mantenerse normal?

P6: Según mediciones de conductividad térmica, el límite de temperatura para operación normal es 250 grados durante 5 minutos y 300 grados durante 1 minuto.

P7: ¿La junta de silicona conductora térmica se volverá blanda al calentarse?

P7: Generalmente, en un ambiente de -60 a 200 grados, no habrá diferencia significativa en dureza.

P8: ¿La junta de silicona conductora térmica es aislante?

P8: Es aislante, pero las almohadillas de silicona térmicamente conductoras son al fin productos de relleno de huecos térmicos, y no se recomiendan para entornos de alto voltaje.

P9: ¿La junta de silicona conductora térmica tiene fugas eléctricas?

P9: El aceite de silicona de la lámina de silicona es aislante, y el polvo térmicamente conductor y materiales auxiliares añadidos también tienen propiedades aislantes, por lo que no habrá fugas eléctricas.

P10: ¿Cómo utilizar una junta de silicona conductora térmica?

P10: Mantenga limpia la superficie de contacto entre la superficie de disipación y la fuente de calor, retire la película desprendible que cubre la almohadilla de silicona térmicamente conductora, colóquela sobre la fuente de disipación, presione el dispositivo disipador y fíjelo.

P11: ¿Se pueden utilizar almohadillas térmicas de sílice en CPUs de portátiles?

A11: La almohadilla de silicona conductora térmica puede utilizarse como medio conductor térmico para reemplazar la grasa de silicona termoconductora en la CPU. Sin embargo, considerando la estructura espacial y el esquema de disipación de calor en el portátil, la mayoría de los portátiles del mercado aún utilizan grasa de silicona tradicional como medio conductor térmico.

P12: ¿Cuál es el precio de la junta de silicona conductora térmica?

A12: El precio de la lámina de silicona aumenta con el incremento de la conductividad térmica y el grosor. Se recomienda utilizar la lámina de silicona en la medida de lo posible para cumplir con la conductividad térmica de los productos electrónicos. El grosor debe controlarse en 1.1 veces la distancia entre la fuente de calor y el radiador.

P13: ¿Cuál es la vida útil de las juntas de silicona conductora térmica?

A13: La mayoría de las almohadillas de silicona conductora térmica tienen una vida útil de 1 año después de su producción, lo cual se basa en que pueden extraerse del embalaje. Se recomienda utilizar las almohadillas dentro de los 6 meses posteriores a su producción, ya que el adhesivo afectará la vida útil de las mismas; además, la estabilidad de las almohadillas no se limita a la vida útil, ya que poseen excelente estabilidad térmica y resistencia a la intemperie.

P14: ¿Cuál es el tiempo de vida de una junta de silicona conductora térmica?

A14: La vida útil de las almohadillas de silicona conductora térmica generalmente supera los diez años. La película de silicona es volátil, anti-envejecimiento, resistente a altas y bajas temperaturas, y tiene efectos de absorción de impactos y aislamiento, lo que puede satisfacer plenamente la vida útil de los productos electrónicos.

 

A través de las preguntas frecuentes anteriores, relacionadas con todos, se tiene cierta comprensión sobre la película de silicona conductora térmica. Les recuerdo que lo importante a considerar es: la correcta selección de la almohadilla térmica es clave para garantizar que el equipo no presente fugas. Existen varios tipos de almohadillas disponibles para las mismas condiciones de trabajo. Las almohadillas deben seleccionarse de manera razonable según las propiedades físicas del medio, la presión, la temperatura, el tamaño del equipo, las condiciones de operación, la duración del ciclo de operación continua, etc., para así evitar deficiencias y aprovechar al máximo las características de las diversas almohadillas.