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導熱膠的成分及制備方法

將有機聚硅氧烷,帶有可水解基團的甲基聚硅氧烷,導熱填料和固化劑混合以形成導熱膠,其在粘度或塑性增加方面最小化并且即使在裝載大量的導熱膠時仍保持有效可模塑和可加工。導熱填料。它固化成具有高導熱性的硅橡膠部件。

由于產生的熱量,諸如功率晶體管和晶閘管之類的發熱電子或電子部件使其性能劣化。在現有技術中的普遍做法是,這種發熱電子或電氣部件設置有用于散熱的散熱器或用于將熱量傳導到相關設備的金屬底盤以便釋放熱量的合適裝置。為了改善電絕緣和傳熱,裝有導熱填料的電絕緣硅橡膠片通常介于發熱部件和散熱器之間。

作為導熱的電絕緣材料,JP-A 47-32400公開了一種電絕緣組合物,其包含100重量份的合成橡膠,通常為硅橡膠和100至800重量份的至少一種選自氧化鈹的金屬氧化物,氧化鋁,水合氧化鋁,氧化鎂和氧化鋅。

作為用于不需要電絕緣的區域的導熱材料,

然而,這些導熱材料的導熱率小于1.5W / mK。如果硅橡膠組合物裝載有大量導熱填料以改善其熱傳遞,則組合物在液體組合物的情況下失去流動性并且在可混合組合物的情況下增加可塑性。在任何一種情況下,組合物變得非常難以模塑和加工。

在JP-A 1-69661中發現了一個解決該問題的方案,該專利公開了一種良好的導熱橡膠/塑料組合物,其載有氧化鋁,該氧化鋁由10-30重量%的平均粒徑最大為5μm的氧化鋁顆粒組成,并且平均顆粒尺寸至少為10μm且無切邊形狀的單顆粒球形剛玉的平衡。另外,美國專利號 美國專利5,352,731公開了一種導熱硅橡膠組合物,其包含100重量份的有機聚硅氧烷膠基,其平均聚合度為6,000-12,000,與平均聚合度為200-2,000和500的有機聚硅氧烷油組合。 1,200重量份球形氧化鋁粉末。

然而,例如,在高載荷超過1,000重量份氧化鋁粉末或超過70體積%氧化鋁的情況下,甚至這些方法依賴于顆粒的組合或硅氧烷基質的粘度調節。在改善硅橡膠組合物的可模塑性和可加工性方面遇到一定的限制。

在諸如個人計算機和CD-ROM驅動器的電子機器中,包括LSI和CPU的IC芯片的集成度增加。由于這種緊密集成的IC芯片產生更多的熱量,因此包括散熱器和冷卻風扇的傳統冷卻裝置有時不令人滿意。特別是,便攜式筆記本型個人計算機難以內置在散熱器或冷卻風扇中,因為內部只有有限的空間。在這種機器中,IC芯片安裝在印刷電路板上,該印刷電路板用作基板玻璃增強環氧樹脂和聚酰亞胺樹脂,其特征在于導熱性差。然后,如現有技術那樣,通過導熱的電絕緣片將熱量釋放到基板上是無效的。

然后,將空氣冷卻或強制冷卻型的散熱部件設置在IC芯片附近,使得芯片中產生的熱量傳導到散熱部件。當散熱部件與IC芯片緊密接觸時,由于表面不規則,傳熱被延遲。當導熱的電絕緣片介于散熱部件和IC芯片之間時,絕緣片的較小柔性允許芯片和部件之間的不同熱膨脹向芯片施加應力,導致芯片失效。

另外,散熱部件與每個電路芯片的連接需要額外的空間,從而防止尺寸減小。在這種情況下采用能夠用單個散熱部件冷卻多個IC芯片的系統。

特別是,筆記本型個人計算機中使用的BGA型CPU需要慎重考慮冷卻系統,因為它們具有降低的高度,但與普通CPU相比具有增加的熱釋放。

在不同高度的半導體芯片之間布置有間隙的情況下,需要能夠填充間隙的低硬度,良好的導熱材料。需要一種導熱片,其具有高導熱率和柔韌性,并且符合不同尺寸和形狀的間隙。隨著驅動頻率變高,CPU可以提高性能,但會產生更多的熱量。在這方面也需要更好的導熱材料。

JP-A 2-196453公開了一種由填充有導熱物質如金屬氧化物的硅樹脂模塑而成的片材,其中柔性可變形硅氧烷層位于具有足夠強度以承受處理的硅樹脂層上。JP-A 7-266356公開了一種導熱復合片材,其包含含有導熱填料并具有5至50的Asker C硬度的硅橡膠層和具有直徑為至少0.3mm的孔的多孔增強層。JP-A 8-238707公開了一種柔性三維網狀或泡沫構件形式的片材,其骨架網格表面涂有導熱硅橡膠。美國專利 美國專利No.5,705,258公開了一種導熱復合硅酮片,其中加入了增強片或布,具有至少一個粘性表面,Asker C硬度為5至50,厚度至多0.4mm。JP-A 9-296114公開了一種通過固化組合物獲得的間隔物,該組合物包含加成反應型液體硅橡膠和導熱的電絕緣陶瓷粉末,并且Asker C硬度高達25并且耐熱性高達3.0°C / W。

然而,這些低硬度的導熱片存在的問題是,當試圖通過加載大量導熱填料來增加相應組合物的熱傳遞時,該組合物失去流動性并變得難以模塑。 

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