EN
Техническите изисквания към алуминиевата пудра, използвана в термопроводни силикони, главно включват следните аспекти:
Химически състав:
Чистота на алумината: Съдържанието на алумина обикновено трябва да е не по-малко от 99,0 %. За висококласни приложения може да се изисква по-висока чистота – до 99,5 % или повече.
Съдържание на примеси: Примесите, като диоксид на кремния, оксид на желязото и оксид на натрия, трябва да се контролират строго. Например, съдържанието не трябва да надвишава 0,10 %, съдържанието не трябва да е по-голямо от 0,03 %, а съдържанието трябва да остава под 0,05 %. Сред тях е основен вреден примес, тъй като може неблагоприятно да повлияе върху електрическите характеристики на силикона.
Съдържание на влага: Съдържанието на влага обикновено е ограничено до 0,10 % или по-малко, за да се предотвратят неблагоприятни ефекти по време на подготовката и прилагането на силикона.
Физически параметри:
Размер на частиците: Средният размер на частиците трябва да се контролира в подходящ диапазон, обикновено между 0,1 и 100 μm, в зависимост от конкретните изисквания за приложение. Например, средният размер на частиците на алуминиевия прах, използван в определени термопроводими силикони, варира от 5 до 10 μm. В други случаи се използва нанометров алуминиев прах с размер на частиците обикновено около 100 nm.
Кристална структура:
алфа-фазата на алуминия има шестоъгълна кристална структура, която е най-плътната сред различните фази на алуминия и осигурява отлична електрическа изолация и висока топлопроводност. Следователно алуминиевият прах за термопроводими силикони обикновено изисква съдържание на алфа-фаза не по-малко от 95,0 %.
Морфология: Кристалните морфологии на алуминия обикновено включват червеобразни (червеподобни), пластинести и сферични форми. В момента сферичният алуминий е основният избор за пълнеж на изолационни материали с висока топлопроводност. Поради по-ниската си повърхностна енергия сферичните частици се разпределят равномерно в матрицата, позволяват високо ниво на пълнене, намаляват вискозитета на системата и подобряват еластичността на силикона.
Стойност на абсорбцията на масло: Стойността на абсорбцията на масло влияе върху съвместимостта при смесване между алуминиевия прах и силиконовата матрица. Тази стойност варира в зависимост от различните класове продукти, но обикновено се изисква да е в интервала от 12 до 26 g/100g.
Повърхностни свойства:
Модифициране на повърхността: Немодифицираната алумина има силна повърхностна полярност, което затруднява равномерното ѝ разпръсване в полимерни матрици. Високите нива на зареждане също могат да доведат до увеличена вискозитет и намалени механични свойства на силиконовия каучук. Затова обикновено е необходимо повърхностно модифициране на алуминиевия прашък. Силановите свързващи агенти са най-често използваните агенти за модифициране. Тази обработка намалява повърхностната полярност на алумината и подобрява съвместимостта и разпръсването ѝ в силиконовата матрица, като по този начин подобрява както топлопроводността, така и механичните характеристики на силиконовия продукт.
Влияние на размера на частиците върху производителността
Размерът на частиците е един от основните фактори, влияещи върху топлинните, механичните и технологичните свойства на топлопроводния силикон. Различните диапазони на размера на частиците оказват специфично влияние — от микроскопичните структури на уплътняване до макроскопичната производителност при крайна употреба, както е подробно описано по-долу:
Влияние върху термичната производителност
Това е най-критичният фактор, където основната логика се крие в начина, по който размерът на частиците определя ефективността на формирането на пътища за топлопроводност.
Алуминиев прах с голям размер на частиците (10–100 μm): Големите частици имат по-малко контакти помежду си и по-дълги индивидуални пътища за провеждане. След запълване непрекъснатостта на топлинната мрежа е относително слаба, което води до ограничено подобряване на топлопроводността. Въпреки това големите частици заемат основните празнини в силиконовата матрица и създават базова структура за последващото запълване с по-малки частици.
Алуминиев прах със среден размер на частиците (1–10 μm): Като основен избор за термопроводими силикони средните по размер частици предлагат балансиран размер, който формира сравнително непрекъснати топлинни вериги в матрицата, докато одновременно запълват празнините между по-големите частици. При използване в комбинация с частици от други размери те значително увеличават плътността на топлинните пътища и осигуряват оптимална топлопроводност.
Малък / наномащабен алуминиев прах (0,1–1 μm): Наномащабните частици притежават висока специфична повърхност и висока повърхностна енергия, поради което са склонни към агрегация. Лошото разпръсване може да доведе до топлинни „острови“, които намаляват топлинната ефективност. При правилно разпръснати обаче тези ултрафини частици запълват микроскопичните празнини между средни и големи частици, формирайки по-плътна топлинна мрежа, която значително подобрява общата топлопроводност.
Влияние върху технологичната производителност
Технологичната производителност се проявява предимно чрез вискозитета и текучестта на силикона и директно влияе върху процесите като смесване, формоване и нанасяне на покритие по време на производството.
Голям размер на частиците: Големите частици имат по-малка специфична повърхност и по-малка контактна площ със силиконовата матрица, което води до ниска вискозитет на системата и отлична течност. Това улеснява постигането на високо натоварване с пълнител и прави такива частици подходящи за формулиране на термопроводими силиконови подложки и термопаста, които изискват приложение върху големи повърхности.
Малки / нанометрови частици: Поради високата си специфична повърхност и силна повърхностна полярност малките/нанометровите частици взаимодействат интензивно със силиконовата матрица. Това предизвиква рязко увеличение на вискозитета на системата и лоша течност, което усложнява обработката. Обикновено е необходимо повърхностно модифициране (например чрез третиране със силианови съединителни агенти), за да се намали вискозитетът и да се подобри обработваемостта.
Влияние върху механичните свойства
Механичните свойства на термопроводимия силикон — като якост на опън, удължение при разкъсване и твърдост — са тясно свързани с размера на частиците на алуминиевата прах.
Голям размер на частиците: Големите частици проявяват по-слабо гранично сцепление със силиконовата матрица и имат тенденция да действат като точки на концентрация на напрежение. Това води до намаляване както на опънната якост, така и на удължението при разкъсване, заедно с по-висока твърдост и намалена еластичност.
Малки / наномащабни частици: Когато са равномерно разпределени, малките частици помагат за равномерно разпределяне на напрежението и формират по-здраво гранично сцепление с матрицата. Това значително подобрява опънната якост и якостта при разкъсване на силикона, като запазва добра еластичност. Обратно, агломерираните наночастици ще усилват деградацията на механичните свойства.
Влияние върху електрическата изолация и външния вид
Електрическа изолация: α-фазовият алуминий по природа притежава отлични изолационни свойства, поради което размерът на частиците има малко пряко влияние върху електрическата изолация. Ако обаче наночастиците се агрегират, микропразнините между тях могат леко да намалят обемното съпротивление. От друга страна, равномерно разпределените по-големи частици осигуряват по-стабилна изолационна производителност.
Външен вид: Топлопроводният силикон, формулиран с по-малки частици, има по-фин и по-гладък повърхностен финален слой, което го прави идеален за опаковане на високоточни електронни компоненти. Напротив, по-големите частици водят до по-груба повърхностна текстура и по-нисък блясък.
В практическия производствен процес обикновено не се използва само един размер на алуминиев прах. Вместо това се прилага мултимодално разпределение на размерите („Голям + Среден + Малък“). Този подход максимизира топлопроводността, като в същото време балансира вискозитета на системата и механичните свойства, за да отговаря на изискванията на различните приложения.
За да разберете как нашите специализирани алуминиеви прахове могат да подобрят вашите термични интерфейсни материали, посетете ни днес на www.greatsunaopeng.com .
