O que é o gel de silicone condutor térmico?

Nos últimos anos, com o rápido desenvolvimento da tecnologia eletrônica, o tamanho característico dos dispositivos eletrônicos foi drasticamente reduzido da escala micrométrica para a escala nanométrica, enquanto o grau de integração aumenta a uma taxa elevada de 40-50% ao ano. Atualmente, no mercado, os materiais de interface térmica comuns utilizados na indústria eletrônica incluem o gel de silicone termicamente condutor, entre outros. O que é gel de silicone termicamente condutor?

O gel de silicone termicamente condutor é um estado gelatinoso do material condutor de calor, formado através da combinação de silicone e carga térmica para criar um gel de silicone condutivo. Possui alta condutividade térmica e baixa tensão de deformação por compressão, sendo de fácil manipulação, permitindo produção automatizada contínua para aplicações. Pode resolver o problema de baixa confiabilidade no desempenho da pasta térmica, atuando como substituto de mantas térmicas, superando-as em alguns aspectos de desempenho.

Os seguintes 7 aspectos da aplicação do gel de silicone termicamente condutor na indústria eletrônica:

• Por que é necessário dissipar calor?
• Qual é a composição do gel de silicone termicamente condutor?
• Quais são as características do gel de silicone termicamente condutor?
• Como é a permeabilidade ao óleo do gel de silicone?
• Qual é a adesão do gel de silicone?
• Como aplicar o gel de silicone termicamente condutor?
• Como melhorar o desempenho do gel de silicone?

1. Por que é necessário dissipar calor?

A perda de potência na operação dos dispositivos eletrônicos é principalmente convertida em energia térmica, resultando no aumento da temperatura do equipamento eletrônico e no aumento da tensão térmica, afetando seriamente a confiabilidade e a vida útil dos dispositivos eletrônicos, portanto, é necessário que os dissipadores de calor dissipem essa energia térmica residual o mais rápido possível. Neste processo de dissipação de calor, os materiais de interface térmica desempenham um papel crucial. Os materiais termicamente condutores são usados principalmente para preencher as micro-lacunas e os furos superficiais irregulares gerados quando o dispositivo eletrônico entra em contato com o dissipador de calor, reduzindo a resistência térmica da transferência de calor.

Com a chegada da era 5G, caracterizada por alta frequência e alta velocidade, e a maturação da tecnologia 5G, vários tipos de terminais móveis sem fio, como dispositivos inteligentes vestíveis, carros autónomos, VR/AR, etc., estão a ser desenvolvidos vigorosamente, e a atualização de componentes de hardware está a ocorrer, resultando num aumento substancial do consumo de energia e num aumento significativo da quantidade de calor gerado; as antenas dos terminais móveis sem fio 5G também atingiram 5~10 vezes o número das dos terminais móveis sem fio 4G. Os terminais móveis sem fio 5G também utilizam novos materiais, como carcaças de cerâmica e vidro que não bloqueiam os sinais 5G, mas o desempenho de dissipação térmica destes materiais é inferior ao dos metais, pelo que são necessários materiais com melhor condutividade térmica. Ao mesmo tempo, a construção de estações base de comunicação 5G também requer uma grande quantidade de materiais de interface térmica para desempenharem uma dissipação rápida de calor. Portanto, por um lado, o desenvolvimento mais recente da tecnologia eletrónica abriu um novo campo de aplicação para os materiais de interface térmica, tornando o papel destes materiais em vários tipos de produtos eletrónicos cada vez mais importante, e tornando-se um material importante no projeto de dissipação de calor eletrónico, e o seu uso no futuro continuará a aumentar drasticamente; por outro lado, a contínua atualização e melhoria dos produtos eletrónicos colocam requisitos de desempenho totalmente novos e desafios tecnológicos para os materiais de interface térmica relacionados com a cadeia de abastecimento.

2. Qual é a composição do gel de silicone termicamente condutor?

O gel de silicone é um tipo de material chamado “material de coexistência sólido-líquido” Silicone especial, constituído por compostos poliméricos que formam uma estrutura em rede, com propriedades únicas. Antes da cura, geralmente é dividido em dois componentes, A e B, catalisado por compostos metálicos de platina, a resina de silicone termicamente condutora baseada em vinil ou propilil, e a reação do grupo hidrogénio de silicone na molécula do agente de reticulação. Toda a reação de vulcanização ocorre como uma reação de adição, não produzindo subprodutos e, portanto, não havendo contração. A borracha de silicone termicamente condutora é um poliorganossiloxano de cadeia linear com alta massa molar (geralmente acima de 148.000 g/mol).

O XJY-705 Tetrametilciclotetrassiloxano TMCTS é um organossilício reativo contendo ligações silício-hidrogénio, que pode reagir com olefinas insaturadas numa reação de adição, e pode ser usado para a síntese de borracha de silicone vulcanizada à temperatura ambiente.

O XJY-8206N Resina de Silicone Metil Vinil MQ + Polidimetilsiloxano Vinílico é uma resina líquida incolor e transparente contendo grupos metil e vinil, constituída por resina de silicone vinil MQ e óleo de silicone vinílico, que pode ser usada para borracha de silicone de moldagem por adição líquida LSR com baixa resistência térmica.

O XJY-711 Tterminado em Hidrogénio Metilidrossiloxano Dimetilsiloxano Ccopolímero é um líquido incolor e transparente, que pode ser usado como agente de reticulação de borracha de silicone com excelente condutividade térmica.

3. Quais são as características do gel de silicone termicamente condutor?

R é geralmente Metil, mas para melhorar ou reforçar certas propriedades, também podem ser introduzidos outros grupos, como etil, vinil, fenil e grupo trifluoroaldeído, R′ é hidroxilo ou alquil, n representa o número de ligações. A cadeia principal na molécula de polissiloxano é composta por ligações Si-O-Si, e as suas principais propriedades são:

(1) As propriedades físico-químicas são estáveis, basicamente independentes da temperatura, podendo ser usadas na gama de temperatura de 50 ~ 250 ℃, as propriedades de isolamento elétrico e resistência a temperaturas altas e baixas (-50 ~ 250 ℃) são excelentes.

(2) Sem primer ou agente de tratamento de superfície, pode aderir fisicamente à superfície da maioria dos dispositivos eletrônicos comuns ou outros materiais, e não há subprodutos ou encolhimento durante o processo de cura.

(3) O sistema é incolor e transparente, portanto é fácil observar a estrutura interna do componente de encapsulamento quando usado como material de encapsulamento. Após a cura no estado semi-solidificado, muitos dos aderentes têm boa aderência e desempenho de vedação, e excelente resistência às propriedades de alternância de calor e frio.

(4) O tempo operacional é longo e não gelifica rapidamente após a mistura de dois componentes. A aquecimento promove a cura, e o tempo de cura pode ser controlado flexivelmente ajustando a temperatura de cura. Com boa auto-nivelamento, é conveniente fluir para os pontos finos entre os microcomponentes no circuito.

(5) Para diferentes cenários de aplicação, a gel pode ser ajustada flexivelmente para dureza, fluidez, tempo de cura e outras propriedades, e também pode ser adicionada para preparar gel de silicone com retardação de chama e condutividade elétrica ou térmica.

(6) Boa auto-reparação, rachaduras por forças externas, com capacidade de curar automaticamente e, ao mesmo tempo, desempenhar um papel na impermeabilização, resistência à umidade e rust.

4. Como é a permeabilidade ao óleo do gel de silicone?

Na vulcanização de gel de silicone para o estado de coexistência sólido-líquido, a densidade de reticulação é baixa, portanto a produção de gel de silicone condutor de calor é propensa a problemas de óleo se exsudando, contaminando os dispositivos eletrônicos e reduzindo a confiabilidade de seu trabalho de longa duração; para melhorar a taxa de condutividade térmica dos resinas de silicone ao mesmo tempo, precisamos evitar a geração de exsudação de óleo. A densidade de reticulação de gel de silicone condutor de calor, maior a quantidade de óleo exsudado é menor. Isso se deve ao fato de que a densidade de reticulação do sistema de gel de silicone condutor de calor, mais macromoléculas de silicone reagem entre si e reticulam em um sistema de estrutura de rede completa e mobilidade, e resina não reticulada basicamente não existe, mesmo que exista um rastro de sistema de estrutura de rede completa na formação de pontos de reticulação densos por unidade de volume, a resina não reticulada em movimento e a estrutura de rede produz um coeficiente de atrito maior, impedindo o fluxo da resina não reticulada, reduzindo assim a quantidade de exsudação de óleo.

5. Qual é a adesão do gel de silicone?

Em algumas aplicações, como entre a película PET de um módulo de bateria e alumínio, existem requisitos específicos para a aderência dos géis condutores de calor de silicone. A desempenho de aderência dos géis condutores de calor de silicone está relacionado principalmente à viscosidade do gel e à resistência do corpo; a viscosidade do gel determina o tamanho de sua força adesiva na interface de adesão, e a resistência do corpo é determinada pela força necessária quando o gel é destruído, o que é geralmente referido como a força coesiva do gel. O tamanho da aderência depende do colóide produzido pela interface da força adesiva e da força coesiva do corpo, em que a menor é relevante. Se a força adesiva do colóide for menor que a força coesiva necessária para destruir o colóide, ocorre danos na interface e o tamanho da aderência depende principalmente da força adesiva do colóide, ou viscosidade; se a força adesiva do colóide for maior que a força coesiva necessária para destruir o colóide, ocorre danos coesivos, e o tamanho da aderência depende principalmente da força coesiva do corpo.

6. Como aplicar o gel de silicone termicamente condutor?

(1) Equipamentos de aviônica

Um tipo de falha de perda de pacote de dados de baixa temperatura em interruptor de aviônica devido ao design original do uso de vedações condutivas de calor para a tensão local ser excessivamente grande. Em comparação com materiais dielétricos tradicionais, como graxa condutiva de calor, adesivo condutivo de calor e espaçadores condutivos de calor, o gel condutivo de calor de silicone, como um novo tipo de material de interface térmica, obteve melhores resultados de teste em várias provas direcionadas, como teste de desempenho em altas e baixas temperaturas, teste de segurança de colisão, teste de vibração contínua, etc., e pode ser aplicado à produção de produtos de aviônica.

(2) Equipamentos eletrônicos 5G

O uso do novo material de gel de silicone condutivo de calor pode melhorar tanto o efeito de condução da energia térmica quanto realizar a condução da energia térmica. Em comparação com materiais tradicionais de condução de calor, o uso de novos materiais de gel de silicone condutivo de calor na aplicação de componentes eletrônicos pode melhorar efetivamente a eficiência da propagação de sinal e promover a aplicação de alta qualidade de novos materiais de gel de silicone condutivo de calor.

(3) Bateria de tração

A grande maioria das baterias de energia utiliza baterias de íons de lítio, que têm as vantagens de alta densidade de energia e longa vida útil, mas também apresentam grandes perigos de segurança. Durante a condução normal de veículos elétricos, os impactos que as baterias de lítio podem sofrer incluem vibração contínua, grandes mudanças de temperatura, imersão em chuva, etc. No caso de falha da bateria e acidentes de trânsito (por exemplo, colisão, queda em um rio), os impactos que a bateria pode sofrer incluem curto-circuito local, sobrecarga, forte impacto mecânico, imersão em água ou outros líquidos, incêndio, etc. Portanto, em ambientes complexos ou até inesperados, os impactos que as baterias de lítio podem sofrer não são tão graves quanto os de outras baterias, mas podem ser mais sérios. Portanto, manter a operação segura das baterias de íons de lítio em ambientes complexos ou até inesperados e proteger a segurança de motoristas e passageiros em veículos elétricos são os objetivos perseguidos por todas as partes. Se o silicone condutor de calor e retardante de chamas for usado para encapsular a célula da bateria de energia, pode-se melhorar muito a desempenho de segurança do pacote de baterias de energia, e o silicone condutor de calor pode desempenhar o papel de vedação à prova d'água, vedação retardante de chamas, dissipação de calor e absorção de choque e fixação.

7. Como melhorar o desempenho do gel de silicone?

Com a chegada da era de alta frequência e alta velocidade 5G, a integração de dispositivos eletrônicos, e o aumento no número de dispositivos em rede e de antenas, o consumo de energia dos equipamentos continua a aumentar, e a geração de calor também sobe rapidamente. Os novos materiais de silicone condutivos de calor com boas propriedades térmicas também estão destinados a se tornar materiais indispensáveis em campos estratégicos emergentes e amplamente utilizados em diversos setores. Como melhorar a competitividade dos seus produtos?

XJY Silicones é um dos principais resina de silicone MQ e Silicone VMQ fabricantes na China, com mais de 30 anos de experiência em P&D e fabricação na indústria de silicone e mais de 15 patentes relacionadas e suporte técnico. Nossos produtos de matérias-primas de silicone pode satisfazer as necessidades dos campo da eletrônica e apoiar a prestação de diversifSoluções personalizadas.