Qu'est-ce que le gel de silicone conducteur thermique ?

Ces dernières années, avec le développement rapide de la technologie électronique, la taille des composants des dispositifs électroniques a considérablement diminué, passant de l’échelle micrométrique à l’échelle nanométrique, tandis que le degré d’intégration augmente à un rythme élevé de 40 % à 50 % par an. Actuellement, les matériaux d’interface thermique couramment utilisés dans l’industrie électronique sur le marché sont le gel de silicone thermoconducteur, entre autres. Qu’est-ce que le gel de silicone thermoconducteur ?

Le gel de silicone thermiquement conducteur est un matériau sous forme gélifiée, constitué d'un composite de gel de silicone et de charges thermiquement conductrices. Il possède une conductivité thermique élevée et une faible contrainte de déformation en compression, est facile à manipuler et permet une production automatisée continue pour diverses applications. Il peut résoudre les problèmes de fiabilité des pâtes thermiques, jouer le rôle de joints thermiques et, sur certains aspects de performance, surpasser les joints thermiques traditionnels.

Les 7 aspects suivants de l’application du gel de silicone thermoconducteur dans l’industrie électronique :

• Pourquoi faut-il dissiper la chaleur ?
• Quelle est la composition du gel de silicone thermoconducteur ?
• Quelles sont les caractéristiques du gel de silicone thermoconducteur ?
• Quelle est la perméabilité à l’huile du gel de silicone ?
• Quelle est l’adhérence du gel de silicone ?
• Comment appliquer le gel de silicone thermoconducteur ?
• Comment améliorer les performances du gel de silicone ?

1. Pourquoi faut-il dissiper la chaleur ?

Les pertes de puissance lors du fonctionnement des dispositifs électroniques sont principalement converties en énergie thermique, ce qui entraîne une augmentation de la température des équipements électroniques et une augmentation des contraintes thermiques, affectant gravement la fiabilité et la durée de vie des dispositifs électroniques. Il est donc nécessaire de dissiper cette énergie thermique résiduelle le plus rapidement possible à l’aide de dissipateurs thermiques. Dans ce processus de dissipation thermique, les matériaux d’interface thermique jouent un rôle crucial. Les matériaux thermoconducteurs sont principalement utilisés pour combler les micro-interstices et les irrégularités de surface générés lorsque le dispositif électronique entre en contact avec le dissipateur thermique, réduisant ainsi la résistance thermique du transfert de chaleur.

Avec l’arrivée de l’ère 5G caractérisée par des fréquences élevées et des vitesses élevées et la maturation de la technologie 5G, divers types de terminaux mobiles sans fil tels que les objets connectés intelligents, les voitures autonomes, la VR/AR, etc., sont en plein développement, et la mise à niveau des composants matériels se produit, entraînant une augmentation substantielle de la consommation d’énergie et une augmentation significative de la quantité de chaleur générée ; les antennes des terminaux mobiles sans fil 5G ont également atteint 5 à 10 fois le nombre des terminaux mobiles sans fil 4G. Les terminaux mobiles sans fil 5G utilisent également de nouveaux matériaux tels que les coques en céramique et en verre qui ne protègent pas les signaux 5G, mais les performances de dissipation thermique de ces matériaux sont plus faibles que celles des métaux, nécessitant donc des matériaux avec une meilleure conductivité thermique. En même temps, la construction de stations de base de communication 5G nécessite également une grande quantité de matériaux thermoconducteurs. matériaux d'interface pour jouer une dissipation rapide de la chaleur. Par conséquent, d'une part, le dernier développement de la technologie électronique a ouvert un nouveau champ d'application pour les matériaux d'interface thermique, rendant le rôle des matériaux d'interface thermique dans divers types de produits électroniques de plus en plus important, et devenant un matériau important dans le projet de dissipation thermique électronique, et l'utilisation future continuera d'augmenter considérablement ; d'autre part, la mise à jour et l'amélioration continues des produits électroniques imposent de nouvelles exigences de performance et des défis technologiques pour les matériaux d'interface thermique liés à la chaîne industrielle.

2. Quelle est la composition du gel de silicone thermoconducteur ?

Le gel de silicone est un type de liquide et de solide réunis appelé “matériaux à coexistence solide-liquide” Caoutchouc de silicone spécial, constituant une structure de réseau avec des composés polymères, possédant des propriétés uniques. Avant le durcissement, il est généralement divisé en deux composants A et B, catalysé par des composés métalliques de platine, les résines de silicone thermoconductrices sur la base vinyle ou propylène, et les molécules d'agent de réticulation sur le groupe hydrogène de silicone réagissent. L'ensemble de la réaction vulcanise comme une réaction d'addition, ne produisant pas de sous-produits et donc sans retrait. Le caoutchouc de silicone thermoconducteur est un polyorganosiloxane linéaire avec une masse molaire élevée (généralement supérieure à 148 000 g/mol).

XJY-705 Tétraméthylcyclotétra-siloxane TMCTS est un organosilicium réactif contenant une liaison silicium-hydrogène, qui peut réagir avec des oléfines insaturées dans une réaction d'addition, et peut être utilisé pour la synthèse de caoutchouc de silicone vulcanisé à température ambiante.

XJY-8206N Résine de silicone MQ méthyle vinyle + polydiméthylsiloxane vinylique est une résine liquide incolore et transparente contenant des groupes méthyle et vinyle, composée de résine de silicone MQ vinylique et d'huile de silicone vinylique, qui peut être utilisée pour le caoutchouc de silicone de moulage par addition LSR à faible résistance thermique.

XJY-711 Hydrogen Terminated Methylhydrogensiloxane Dimethylsiloxane Copolymer est un liquide incolore et transparent, qui peut être utilisé comme agent de réticulation du caoutchouc de silicone avec une excellente conductivité thermique.

3. Quelles sont les caractéristiques du gel de silicone thermoconducteur ?

R est généralement du méthyle, mais pour améliorer ou renforcer certaines propriétés, il peut également être introduit dans d'autres groupes tels que l'éthyle, le vinyle, le phényle et le groupe trifluoroaldéhyde, R′ est hydroxyle ou alkyle, n représente le nombre de liaisons. La chaîne principale dans la molécule de polysiloxane est composée de liaisons Si-O-Si, et ses principales propriétés sont :

(1) Les propriétés physiques et chimiques sont stables, fondamentalement indépendantes de la température, peuvent être utilisées dans la plage de température de 50 ~ 250 ℃, les propriétés d'isolation électrique et la résistance aux hautes et basses températures (-50 ~ 250 ℃) sont excellentes.

(2) Sans apprêt ni agent de traitement de surface, il peut adhérer physiquement à la surface de la plupart des dispositifs électroniques courants ou d'autres matériaux, et il n'y a pas de sous-produits ni de retrait pendant le processus de durcissement.

(3) Le système est incolore et transparent, il est donc facile d'observer la structure interne du composant d'enrobage lorsqu'il est utilisé comme matériau d'enrobage. Après durcissement à l'état semi-solidifié, de nombreux adhérents ont une bonne adhérence et des performances d'étanchéité, et une excellente résistance aux propriétés alternées de chaud et de froid.

(4) Le temps de travail est long et il ne gélifiera pas rapidement après le mélange des deux composants. Le chauffage favorise le durcissement, le temps de durcissement peut être contrôlé de manière flexible en ajustant la température de durcissement. Avec un bon auto-nivellement, il est facile de s'écouler dans les points fins entre les micro-composants dans le circuit.

(5) Pour différents scénarios d'application, le gel peut être ajusté de manière flexible pour la dureté, la fluidité, le temps de durcissement et d'autres propriétés, et peut également être ajouté pour préparer un gel de silicone avec des propriétés ignifuges, électriques ou thermoconductrices.

(6) Bonne capacité d'auto-réparation, fissuré par des forces externes, avec la capacité de guérir automatiquement, et en même temps jouer un rôle dans l'imperméabilisation, l'humidité et la rouille.

4. Quelle est la perméabilité à l’huile du gel de silicone ?

Dans la vulcanisation du gel de silicone pour l'état de coexistence solide-liquide, la densité de réticulation est faible, de sorte que la production de gel de silicone thermoconducteur est sujette à des problèmes d'écoulement d'huile, contaminant ainsi les dispositifs électroniques, réduisant la fiabilité de leur travail à long terme, afin d'améliorer le taux de conductivité thermique des résines de silicone en même temps, nous devons éviter la génération d'écoulement d'huile. La densité de réticulation du gel de silicone thermoconducteur, plus la quantité d'écoulement d'huile est petite. Cela est dû à la densité de réticulation du système de gel de silicone thermoconducteur, plus les macromolécules de silicone réagissent entre elles et se réticulent en un système de structure de réseau complet et en mobilité, et la résine non réticulée n'existe pratiquement pas, même s'il y a une trace de l'existence d'un système de structure de réseau complet dans le volume unitaire formant des points de réticulation denses, la résine non réticulée dans le mouvement et la structure de réseau produit un plus grand coefficient de frottement, empêchant la résine non réticulée L'écoulement de la résine non réticulée est entravé, réduisant ainsi la quantité d'écoulement d'huile.

5. Quelle est l’adhérence du gel de silicone ?

Dans certaines applications, comme entre le film PET d'un module de batterie et l'alliage d'aluminium, il existe certaines exigences concernant l'adhérence des gels de silicone thermoconducteurs. La performance d'adhérence du gel de silicone thermoconducteur est principalement liée à la viscosité du gel et à la résistance du corps, la viscosité du gel détermine la taille de sa force d'adhérence à l'interface de liaison, et la résistance du corps est déterminée par la force requise lorsque le gel lui-même est détruit, ce qui est généralement appelé la force cohésive du gel. La taille de l'adhérence dépend du colloïde produit par l'interface de la force adhésive et de la force cohésive du corps la plus petite. Si la force adhésive du colloïde est inférieure à la force cohésive requise lorsque le colloïde lui-même est détruit, l'apparition de dommages interfaciaux et la taille de l'adhérence dépendent principalement de la force adhésive du colloïde, c'est-à-dire de la viscosité ; si la force adhésive du colloïde est supérieure à la force cohésive requise lorsque le colloïde lui-même est détruit, l'apparition de dommages cohésifs, la taille de l'adhérence dépend principalement de la force cohésive du corps.

6. Comment appliquer le gel de silicone thermoconducteur ?

(1) Équipements avioniques

Un type de perte de paquets de données à basse température d'un commutateur avionique due à l'utilisation de joints thermoconducteurs dans la conception originale, entraînant une contrainte locale excessive. Comparé aux matériaux diélectriques traditionnels tels que la graisse thermoconductrice, l'adhésif thermoconducteur et l'espaceur thermoconducteur, le gel de silicone thermoconducteur, en tant que nouveau type de matériau d'interface thermique, a obtenu de meilleurs résultats de test lors de plusieurs tests ciblés tels que le test de performance haute et basse température, le test de sécurité en cas de collision, le test de vibration continue, etc., et il peut être appliqué à la production de produits avioniques.

(2) Équipements électroniques 5G

L'utilisation du nouveau matériau en gel de silicone thermoconducteur peut à la fois améliorer l'effet de conduction de l'énergie thermique et réaliser la conduction de l'énergie thermique. Comparé aux matériaux thermoconducteurs traditionnels, l'utilisation de nouveaux matériaux en gel de silicone thermoconducteur dans l'application de composants électroniques peut améliorer efficacement l'efficacité de la propagation des signaux et promouvoir l'application de haute qualité des nouveaux matériaux en gel de silicone thermoconducteur.

(3) Batterie de puissance

La grande majorité des batteries de puissance utilisent des batteries lithium-ion, qui présentent les avantages d'une densité énergétique élevée et d'une longue durée de vie, mais comportent également des risques de sécurité majeurs. Lors de la conduite normale des véhicules électriques, les impacts que les batteries lithium peuvent subir incluent les vibrations continues, les grandes variations de température, l'immersion sous la pluie, etc. En cas de défaillance de la batterie et d'accidents de la circulation (par exemple, collision, chute dans une rivière), les impacts que la batterie peut subir incluent un court-circuit local, une surcharge, un choc mécanique important, une immersion dans l'eau ou d'autres liquides, un incendie, etc. Par conséquent, dans des environnements complexes voire inattendus, les impacts que les batteries lithium peuvent subir ne sont pas aussi graves que ceux des autres batteries, mais ils peuvent être plus graves. Par conséquent, maintenir le fonctionnement sûr des batteries lithium-ion dans des environnements complexes voire inattendus et protéger la sécurité des conducteurs et des passagers des véhicules électriques sont les objectifs poursuivis par toutes les parties. Si le gel de silicone thermoconducteur et ignifuge est utilisé pour encapsuler la cellule de la batterie de puissance, cela peut considérablement améliorer les performances de sécurité du bloc-batterie, et le gel de silicone thermoconducteur peut jouer le rôle d'étanchéité à l'eau, d'étanchéité ignifuge, de dissipation de la chaleur et d'amortissement des vibrations et de fixation.

7. Comment améliorer les performances du gel de silicone ?

Avec l'arrivée de l'ère 5G haute fréquence et haute vitesse, l'intégration des appareils électroniques et l'augmentation du nombre d'appareils en réseau et du nombre d'antennes, la consommation électrique des équipements continue d'augmenter, et la génération de chaleur augmente également rapidement. Les nouveaux matériaux de silicone thermoconducteurs aux bonnes propriétés thermiques sont également voués à devenir des matériaux indispensables dans les domaines stratégiques émergents et largement utilisés dans divers domaines. Comment améliorer la compétitivité de vos produits ?

Silicones XJY est l'un des principaux résine silicone MQ et Silicone VMQ en Chine, avec plus de 30 ans d'expérience en matière de R&D et de fabrication dans l'industrie du silicone et plus de 15 brevets et supports techniques connexes. Nos produits à base de matières premières de silicone peut répondre aux besoins des domaine de l'électronique et soutenir la fourniture de solutions personnalisées diversifiées.