EN
Alumiinipulverin tekniset vaatimukset lämmönjohtaville silikoneille kattavat pääasiassa seuraavat näkökohdat:
Kemiallinen koostumus:
Alumiinipitoisuus: Alumiinipitoisuuden on yleensä oltava vähintään 99,0 %. Korkealuokkaisten sovellusten tapauksessa vaaditaan usein vielä korkeampaa puhdistustasoa, joka voi olla 99,5 % tai korkeampi.
Epäpuhtauksien pitoisuus: Epäpuhtauksia, kuten piioksidia, rauta(III)oksidia ja natriumoksidia, on tarkkaan valvottava. Esimerkiksi piioksidin pitoisuus ei saa ylittää 0,10 %, rauta(III)oksidin pitoisuus ei saa olla suurempi kuin 0,03 % ja natriumoksidin pitoisuus on pidettävä alle 0,05 %. Näistä piioksidi on merkittävin haitallinen epäpuhtaus, koska se voi kielteisesti vaikuttaa silikoonin sähköisiin ominaisuuksiin.
Kosteuspitoisuus: Kosteuspitoisuus rajoitetaan yleensä enintään 0,10 %:iin estääkseen kielteisiä vaikutuksia silikoonin valmistuksen ja käytön aikana.
Fyysiset parametrit:
Hiukkasen koko: Keskimääräisen hiukkasen kohtalainen kokoalue on säädettävä soveltuvaksi, yleensä välille 0,1–100 μm riippuen tietystä käyttötarkoituksesta. Esimerkiksi tietyissä lämmönjohtavissa silikooneissa käytetyn alumiinioksidijauheen keskimääräinen hiukkaskoko vaihtelee 5–10 μm:n välillä. Toisissa tapauksissa käytetään nanomittaisia alumiinioksidijauheita, joiden hiukkaskoko on yleensä noin 100 nm.
Kiderakenne:
alumiinioksidin alfa-vaiheen kiderakenne on heksagonaalinen, ja se on tiukimmasta alumiinioksidin vaiheista, mikä tarjoaa erinomaisen sähköeristävyyden ja korkean lämmönjohtavuuden. Siksi lämmönjohtavien silikonien valmistukseen käytettävän alumiinioksidin jauheen alfa-vaiheen pitoisuuden tulee yleensä olla vähintään 95,0 %.
Morfologia: Alumiinioksidin kiteiden muodot ovat tyypillisesti verkkomainen (madonmuotoinen), levymäinen ja palloomainen. Tällä hetkellä pallomainen alumiinioksidi on ensisijainen valinta korkean lämmönjohtavuuden omaavien eristeaineiden täyteaineeksi. Koska pallomaisilla hiukkasilla on alhaisempi pinnan energia, ne jakautuvat tasaisesti matriisin sisällä, mahdollistavat korkean täyteasteen, vähentävät järjestelmän viskositeettia ja parantavat silikonin joustavuutta.
Öljyn absorptioarvo: Öljyn absorptioarvo vaikuttaa alumiinioksidin jauheen ja silikonimatriisin sekoittuvuuteen. Arvo vaihtelee eri tuoteluokissa, mutta yleensä se vaaditaan välillä 12–26 g/100 g.
Pintaominaisuudet:
Pinnan muokkaus: Muokkaamaton alumiinioksidi on voimakkaasti polaarinen pinnaltaan, mikä vaikeuttaa sen yhtenäistä hajottamista polymeerimatriiseihin. Korkeat täyteaineen määrät voivat myös lisätä viskositeettia ja heikentää piirikummin mekaanisia ominaisuuksia. Siksi alumiinioksidijauheen pinnan muokkaus on yleensä välttämätöntä. Silaanikytkeytymisaineet ovat yleisimmin käytettyjä muokkausaineita. Tämä käsittely vähentää alumiinioksidin pinnan polaarisuutta ja parantaa sen yhteensopivuutta sekä hajottuvuutta piirikummimatriisissa, mikä puolestaan parantaa piirituotteen lämmönjohtavuutta ja mekaanisia ominaisuuksia.
Hiukkaskoon vaikutus suorituskykyyn
Hiukkaskoko on yksi keskeisimmistä tekijöistä, jotka vaikuttavat lämmönjohtavan piirikumin lämpö-, mekaanisiin ja käsittelyominaisuuksiin. Eri hiukkaskokoluokat vaikuttavat eri tavoin – mikroskooppisista pakkausrakenteista makroskooppiseen käyttösuoritukseen – kuten alla tarkemmin esitetään:
Vaikutus lämpösuorituskykyyn
Tämä on tärkein tekijä, jonka ydinlogiikka perustuu siihen, kuinka hiukkaskoko määrittää lämmönjohtavien polkujen muodostumisen tehokkuuden.
Suurikokoista alumiinioksidijauhetta (10–100 μm): Suurilla hiukkasilla on vähemmän kosketuspintoja toisiinsa ja pidempiä yksittäisiä johtumispolkuja. Täytettäessä lämpöverkon jatkuvuus on suhteellisen heikko, mikä johtaa rajoitettuun parantumiseen lämmönjohtavuudessa. Suuret hiukkaset täyttävät kuitenkin pääasiassa tyhjiöt silikonimatriisissa ja luovat perusrakenteen pienempien hiukkasten myöhempää täyttöä varten.
Keskikokoista alumiinioksidijauhetta (1–10 μm): Keskikokoisia hiukkasia käytetään yleisesti lämmönjohtavissa silikooneissa, koska ne tarjoavat tasapainoisen koon, joka muodostaa suhteellisen jatkuvia lämpöketjuja matriisin sisällä samalla kun ne täyttävät suurempien hiukkasten väliset aukot. Kun niitä käytetään yhdessä muun kokoisten hiukkasten kanssa, ne lisäävät merkittävästi lämpöpolkujen tiukkuutta ja tuottavat optimaalisen lämmönjohtavuuden.
Pienikokoinen / nanokokoinen alumiinioksidijauhe (0,1–1 μm): Nanokokoiset hiukkaset omaavat korkean erityispintan ja korkean pintavuorovaikutusenergian, mikä tekee niistä alttiita aglomeraatioon. Huono jakautuminen voi johtaa lämmön "saarille", jotka heikentävät lämmönjohtavuutta. Kun nämä erinomaisen hienot hiukkaset kuitenkin jakautuvat asianmukaisesti, ne täyttävät mikroskooppiset tyhjiöt keski- ja suurikokoisten hiukkasten välissä, muodostaen tiukemman lämmönkuljetusverkon, joka merkittävästi parantaa kokonaislämmönjohtavuutta.
Vaikutus käsittelysuorituskykyyn
Käsittelysuorituskyky ilmenee pääasiassa silikonin viskositeetissa ja virtauskyvyssä, mikä vaikuttaa suoraan tuotannossa tapahtuviin prosesseihin, kuten sekoittamiseen, muovaukseen ja pinnoitukseen.
Suuret hiukkaskoot: Suuret hiukkaset ovat pienempiä erityispintaa ja koskettavat pienemmällä alueella silikoni-matriisia, mikä johtaa alhaiseen järjestelmän viskositeettiin ja erinomaiseen virtauskykyyn. Tämä tekee korkean täyteaineen määrän saavuttamisesta helpompaa ja tekee niistä sopivia lämmönjohtavien silikonipadasten ja lämmönjohtavien liimapasteiden valmistukseen, joissa vaaditaan suurialueellista soveltamista.
Pienet / nanomittaiset hiukkaset: Niiden korkea erityispinta-ala ja voimakas pinnan polaarisuus aiheuttavat voimakkaan vuorovaikutuksen silikoni-matriisin kanssa. Tämä johtaa jyrkkään järjestelmän viskositeetin nousuun ja huonoon virtauskykyyn, mikä vaikeuttaa käsittelyä. Pinnan muokkaus (esimerkiksi silaanikytkeytyvässä aineessa käsitelty) vaaditaan yleensä viskositeetin alentamiseksi ja käsittelyn parantamiseksi.
Vaikutus mekaanisiin ominaisuuksiin
Lämmönjohtavien silikoniaineiden mekaaniset ominaisuudet – kuten vetolujuus, murtovenymä ja kovuus – riippuvat tiukasti alumiinioksidijauheen hiukkaskoosta.
Suuret hiukkaset: Suuret hiukkaset muodostavat heikomman rajapintasidoksen piilikonimatriisin kanssa ja toimivat usein jännityskeskittymiä aiheuttavina pisteinä. Tämä johtaa sekä vetolujuuden että murtumavenymän alenemiseen sekä kovuuden kasvuun ja joustavuuden heikkenemiseen.
Pienet / nanomittaiset hiukkaset: Kun pienet hiukkaset ovat yhtenäisesti hajautettuja, ne auttavat jakamaan jännityksen tasaisesti ja muodostavat tiukemman rajapintasidoksen matriisin kanssa. Tämä parantaa merkittävästi piilikonin vetolujuutta ja repäisyvoimaa säilyttäen samalla hyvän joustavuuden. Päinvastoin agglomeroituneet nanohiukkaset pahentavat mekaanisten ominaisuuksien heikkenemistä.
Vaikutus sähköeristykseen ja ulkonäköön
Sähköinen eristävyys: α-vaiheisen alumiinioksidin omaa luonnollisesti erinomaisia eristysominaisuuksia, joten hiukkaskoko vaikuttaa sähköiseen eristävyyteen vain vähän suoraan. Jos kuitenkin nanohiukkaset agglomeroituvat, niiden välille muodostuvat mikrotyhjäköt voivat hieman alentaa tilavuusresistanssia. Toisaalta yhtenäisesti täytetyt suuret hiukkaset tarjoavat vakaita eristysominaisuuksia.
Ulkonäkö: Pienemmillä hiukkasilla valmistettu lämmönjohtava silikoni antaa hienomman ja tasaisemman pinnan, mikä tekee siitä ideaalin korkean tarkkuuden elektronisten komponenttien pakkaamiseen. Suuremmat hiukkaset puolestaan johtavat karkeampaan pintarakenteeseen ja alhaisempaan kiilleen.
Käytännön valmistuksessa yksittäistä alumiinioksidijauheen hiukkaskokoa käytetään harvoin yksinään. Sen sijaan käytetään yleensä monitasoista kokojakaumaa ("Suuri + Keskimittainen + Pieni"). Tämä lähestymistapa maksimoi lämmönjohtavuuden samalla kun tasapainotetaan järjestelmän viskositeetti ja mekaaniset ominaisuudet erilaisten sovellustilanteiden vaatimusten mukaisesti.
Lisätietoja siitä, kuinka erikoisalumiinajauheemme voivat parantaa lämmönvaihtomateriaalejasi, saat vierailemalla meillä tänään osoitteessa www.greatsunaopeng.com .
