EN
De tekniske krav til alumina-pulver, der anvendes i termisk ledende silikone, omfatter primært følgende aspekter:
Kemisk sammensætning:
Alumina-renhed: Alumina-indholdet kræves generelt at være mindst 99,0 %. For high-end-anvendelser kan en højere renhed kræves, op til 99,5 % eller mere.
Indhold af urenheder: Urenheder såsom siliciumdioxid, jernoxid og natriumoxid skal strengt kontrolleres. For eksempel må indholdet ikke overstige 0,10 %, indholdet må ikke være større end 0,03 %, og indholdet skal forblive under 0,05 %. Blandt disse er en væsentlig skadelig urenhed, da det kan påvirke siliciums elektriske egenskaber negativt.
Fugtindhold: Fugtindholdet begrænses typisk til 0,10 % eller mindre for at undgå uønskede virkninger under fremstilling og anvendelse af silicium.
Fysiske parametre:
Partikelstørrelse: Den gennemsnitlige partikelstørrelse skal kontrolleres inden for et passende interval, typisk mellem 0,1 og 100 μm, afhængigt af de specifikke anvendelseskrav. For eksempel ligger den gennemsnitlige partikelstørrelse for aluminiumoxidspulver, der anvendes i visse termisk ledende siliciumforbindelser, mellem 5 og 10 μm. I andre tilfælde anvendes nanoskala-aluminiumoxidspulver med en partikelstørrelse på typisk omkring 100 nm.
Krystalstruktur:
α-fase aluminiumoxid har en sekskantet krystalstruktur, som er den mest tætte blandt de forskellige aluminiumoxidfaser og giver fremragende elektrisk isolering samt høj termisk ledningsevne. Derfor kræves der normalt mindst 95,0 % α-fase i aluminiumoxid-pulver til varmeledende silikone.
Morfologi: Krystalmorfologierne for aluminiumoxid inkluderer typisk ormdelignende (vermikulær), flad og kugleformet form. I dag er kugleformet aluminiumoxid det primære valg til udfyldning af isolerende materialer med høj termisk ledningsevne. På grund af deres lavere overfladeenergi fordeler kugleformede partikler sig jævnt i matrixen, tillader høje fyldniveauer, reducerer systemviskositeten og forbedrer silikonens fleksibilitet.
Olieforbrugsværdi: Olieforbrugsværdien påvirker blandingens kompatibilitet mellem aluminiumoxid-pulveret og silikonmatrixen. Værdien varierer mellem forskellige produktgrader, men ligger generelt inden for intervallet 12–26 g/100 g.
Overfladeegenskaber:
Overfladebehandling: Ubehandlet aluminiumoxid viser stærk overfladepolaritet, hvilket gør det svært at dispergere jævnt i polymermatrixer. Høje fyldniveauer kan også medføre øget viskositet og forringede mekaniske egenskaber i silikonegummi. Derfor kræves overfladebehandling af aluminiumoxidpulver typisk. Silan-koblingsmidler er de mest almindeligt anvendte modificeringsmidler. Denne behandling reducerer overfladepolariteten af aluminiumoxid og forbedrer dets kompatibilitet og dispergerbarhed i silikonematrixen, hvilket dermed forbedrer både den termiske ledningsevne og de mekaniske egenskaber af silikonproduktet.
Indflydelse af partikelstørrelse på ydeevnen
Partikelstørrelse er en af de centrale faktorer, der påvirker de termiske, mekaniske og bearbejdningsegenskaber ved termisk ledende silikone. Forskellige partikelstørrelsesområder har forskellige indflydelser – fra mikroskopiske pakkestrukturer til makroskopiske egenskaber i slutanvendelsen – som beskrevet nedenfor:
Indvirkning på termisk ydeevne
Dette er den mest kritiske faktor, hvor kerne-logikken ligger i, hvordan partikelstørrelsen bestemmer effektiviteten af dannelse af termiske ledningsveje.
Aluminiumoxid-pulver med stor partikelstørrelse (10–100 μm): Store partikler har færre kontaktflader mellem sig og længere individuelle ledningsveje. Efter udfyldning er kontinuiteten i det termiske netværk relativt dårlig, hvilket resulterer i en begrænset forbedring af varmeledningsevnen. Dog fylder store partikler de største tomrum i silikone-matricen og etablerer en basisstruktur til efterfølgende udfyldning med mindre partikler.
Aluminiumoxid-pulver med mellemstor partikelstørrelse (1–10 μm): Som det mest anvendte valg til varmeledende silikone tilbyder partikler af mellemstor størrelse en afbalanceret størrelse, der danner relativt sammenhængende termiske kæder inden for matricen samtidig med, at de udfylder hullerne mellem større partikler. Når de bruges i kombination med andre størrelser, øger de betydeligt tætheden af termiske veje og giver den optimale varmeledningsevne.
Lille / nanoskala aluminiumoxid-pulver (0,1–1 μm): Nanoskala-partikler har et stort specifikt overfladeareal og høj overfladeenergi, hvilket gør dem tilbøjelige til at klumpe sammen. Dårlig dispersion kan føre til termiske »øer«, der reducerer den termiske effektivitet. Når disse ultrafine partikler dog er korrekt disperseret, udfylder de de mikroskopiske tomrum mellem mellemstore og store partikler og danner et tættere termisk netværk, der betydeligt forbedrer den samlede termiske ledningsevne.
Indvirkning på procesydelse
Procesydelse afspejles primært i silikones viskositet og flydende egenskaber, hvilket direkte påvirker processer såsom blanding, formning og belægning under produktion.
Stor partikelstørrelse: Store partikler har en mindre specifik overfladeareal og mindre kontaktareal med silikone-matrixen, hvilket resulterer i lav systemviskositet og fremragende flydighed. Dette gør det nemmere at opnå høj fyldningsgrad, hvilket gør dem velegnede til formulering af termisk ledende silikoneplader og termiske pastaer, der kræver anvendelse på store arealer.
Små/nanoskala-partikler: På grund af deres høje specifikke overfladeareal og stærke overfladepolaritet interagerer små/nanoskala-partikler kraftigt med silikone-matrixen. Dette medfører en skarp stigning i systemviskositeten og dårlig flydighed, hvilket gør bearbejdningen mere udfordrende. Overfladebehandling (f.eks. behandling med silan-koblingsmidler) kræves typisk for at sænke viskositeten og forbedre bearbejdningsmulighederne.
Indvirkning på mekaniske egenskaber
De mekaniske egenskaber ved termisk ledende silikone—såsom trækstyrke, brudlængde og hårdhed—er tæt forbundet med partikelstørrelsen af aluminiumoxid-pulveret.
Stor partikelstørrelse: Store partikler udviser svagere grænsefladebinding til silikone-matrixen og har tendens til at fungere som spændingskoncentrationspunkter. Dette fører til en reduktion både af trækstyrken og brudforlængelsen samt til højere hårdhed og reduceret fleksibilitet.
Små/nanoskala-partikler: Når små partikler er jævnt fordelt, hjælper de med at fordele spændingen jævnt og danner tættere grænsefladebinding til matrixen. Dette forbedrer betydeligt både trækstyrken og revstyrken af silikonen, samtidig med at god fleksibilitet opretholdes. Omvendt vil agglomererede nanopartikler forværre de mekaniske egenskabers nedbrydning.
Indvirkning på elektrisk isolering og udseende
Elektrisk isolering: $\alpha$-fase aluminiumoxid har fra naturen fremragende isolerende egenskaber, så partikelstørrelsen har kun en ringe direkte indflydelse på den elektriske isolering. Hvis nanopartikler dog agglomererer, kan de derved dannede mikro-tomrum mellem partiklerne dog let mindske volumenresistiviteten. Omvendt sikrer ensartet fordelt store partikler mere stabil isoleringsydelse.
Udseende: Termisk ledende silikone, der er formuleret med mindre partikler, giver en finere og glatter overflade, hvilket gør den ideel til emballage af præcisionselektroniske komponenter. Omvendt fører store partikler til en ruere overfladetekstur og lavere glans.
I praktisk produktion anvendes en enkelt partikelstørrelse af aluminiumoxidspulver sjældent alene. I stedet anvendes typisk en multimodal størrelsesfordeling ("Stor + Mellemstor + Lille"). Denne fremgangsmåde maksimerer den termiske ledningsevne samtidig med, at viskositeten og de mekaniske egenskaber af systemet afvejes, så kravene fra forskellige anvendelsesscenarier opfyldes.
For at opdage, hvordan vores specialiserede aluminiumoxidpulvere kan forbedre dine termiske grænsefladematerialer, besøg os i dag på www.greatsunaopeng.com .
