סקירה קצרה על אבקת האלומינה שלנו ל실יקון מוליך חום

הדרישות הטכניות לאבקת אלומינה המשמשת בסייליקון מוליך חום כוללות בעיקר את הנקודות הבאות:

רכב כימי:

טהרת האלומינה: התכולה באבקת אלומינה חייבת להיות בדרך כלל לא פחות מ-99.0%. ליישומים מתקדמים יותר עלולה להיות נדרשת טהרה גבוהה יותר, עד 99.5% או יותר.

תכולת זרמים: יש לשלוט בזרמים כגון דו-תחמוצת הסיליקון, תחמוצת הפלדה והנתרן באופן קפדני. לדוגמה, התכולה לא תעלה על 0.10%, התכולה לא תעלה על 0.03%, והתכולה תישאר מתחת ל-0.05%. מבין אלה, דו-תחמוצת הסיליקון היא זרם מזיקה עיקרית, מאחר שהיא עלולה לפגוע בביצועי החשמל של הסיליקון.

תכולת לחות: תכולת הלחות בדרך כלל מוגבלת ל-0.10% או פחות כדי למנוע השפעות לרעה במהלך הכנת ותהליך יישום הסיליקון.

פרמטרים פיזיים:

גודל חלקיקים: גודל החלקיקים הממוצע חייב להיות בשליטה בתוך טווח מתאים, בדרך כלל בין 0.1 ל-100 מיקרומטר, בהתאם לדרישות היישום הספציפיות. לדוגמה, גודל החלקיקים הממוצע של אבקת האלומינה המשמשת בסיליקונים מוליכי חום מסוימים נע בין 5 ל-10 מיקרומטר. במקרים אחרים, משתמשים באבקת אלומינה ננו-סקלית שגודלה של חלקיקים הוא בדרך כלל כ-100 ננומטר.

מבנה 결정:

אלומינה בפאזה-אלפה מציגה מבנה גבישי סדורי שצורתו משושה, שהיא הצפופה ביותר מבין פאזות האלומינה השונות, ומספקת בידוד חשמלי מעולה ומוליכות תרמית גבוהה. כתוצאה מכך, אבקת אלומינה לסייליקון מוליך חום דורשת בדרך כלל תוכן של פאזה-אלפה לא פחות מ-95.0%.

מורפולוגיה: המורפולוגיות הגבישיות של אלומינה כוללות בדרך כלל צורות דמויות תולעים, צורות דמויות נייר (פלקה) וצורות כדוריים. כרגע, אלומינה כדורית היא הבחירה העיקרית למילוי חומרים מבודדים בעלי מוליכות תרמית גבוהה. בשל האנרגיה המשטחית הנמוכה שלה, חלקיקים כדוריים מתפזרים באופן אחיד בתוך המטריצה, מאפשרים רמות מילוי גבוהות, מפחיתים את צמיגות המערכת ומשפרים את הגמישות של הסייליקון.

ערך ספיגת השמן: ערך ספיגת השמן משפיע על התאמה להערבוב בין אבקת האלומינה למטריצת הסייליקון. הערך משתנה בין דרגות מוצר שונות, אך בדרך כלל נדרש להיות בטווח של 12–26 גרם ל-100 גרם.

תכונות פני השטח:

שִׁנוּי שֶׁל הַפָּנִים: אַלוּמִינָה לֹא מְשֻׁנָּה מַצִּיגָה פּוֹלַרִיוּת גְּבוֹהָה בַּפָּנִים, מַעֲשִׂירָה אֶת הַפִּזּוּר הַמְּתֻקָּן בְּתוֹךְ מַטְרִיצוֹת פּוֹלִימֶרִיּוֹת. רִבּוּי גָּדוֹל יְכוֹל לְהַגְבִּיר אֶת הַצְּמִיגוּת וּלְהַחֲלִישׁ אֶת הַתְּכוּנוֹת הַמְּכָנִיּוֹת בְּגוּמִי סִיליקוֹן. לָכֵן, שִׁנוּי שֶׁל הַפָּנִים שֶׁל אַלוּמִינָה הוּא לְעָתִים קְרוּב לַחֹבָה. סִילָן קַפְלִינְג אַגֶנְטִים הֵם הַסַּמָּנִים הַמְּשׁוּמָּשִׁים הַיְתֵר נִפְצָצִים לְשִׁנוּי זֶה. הָעֲבוֹרָה הַזֹּאת מַפְחִיתָה אֶת הַפּוֹלַרִיוּת שֶׁל אַלוּמִינָה וּמְשַׁפְּרָה אֶת הַתְּאִימוּת וְאֶת הַפִּזּוּר בְּתוֹךְ מַטְרִיצַת הַסִיליקוֹן, וּבִזְאת מְשַׁפְּרָה אֶת הַמּוֹסֵר הַחַמִּי וְאֶת הַתְּכוּנוֹת הַמְּכָנִיּוֹת שֶׁל הַמַּחְשָׁב הַסִיליקוֹנִי.

הַשְׁפָּעַת גֹּדֶל הַחֲרָקִים עַל הַתְּפוּקָה

גֹּדֶל הַחֲרָקִים הוּא אֶחָד מֵהַגַּרְעִינִים הַמְּעַצְבִּים אֶת הַתְּכוּנוֹת הַחַמִּיּוֹת, הַמְּכָנִיּוֹת וְהַתְּעוּדָתִיּוֹת שֶׁל סִיליקוֹן מוֹסֵר חֹם. טוּחִים שׁוֹנִים בְּגֹדֶל הַחֲרָקִים מַשְׁפִּיעִים בְּאוֹפֶן שׁוֹנֶה — מִבִּנְיַן הַחֲרָקִים בַּמִּקְרוֹסְקוֹפִי עַד הַתְּפוּקָה בַּמִּקְרוֹסְקוֹפִי — כְּמוֹ שֶׁמְּפֹרָט לְמַטָּה:

השפעה על הביצועים התרמיים

זה הגורם החשוב ביותר, כאשר הלוגיקה המרכזית נמצאת באופן שבו גודל החלקיקים קובע את יעילות יצירת מסלולי הולכה תרמית.

אבקת אלומינה בגודל חלקיק גדול (10–100 מיקרומטר): חלקיקים גדולים יש להם פחות נקודות מגע ביניהם ומסלולי הולכה פרטניים ארוכים יותר. לאחר מילוי, רציפות הרשת התרמית יחסית נמוכה, מה שמוביל לשיפור מוגבל בהולכה התרמית. עם זאת, חלקיקים גדולים תופסים את החללים העיקריים בתוך המטריצה הסיליקונית, ויוצרים מבנה בסיסי למילוי עתידי על ידי חלקיקים קטנים יותר.

אבקת אלומינה בגודל חלקיק בינוני (1–10 מיקרומטר): כבחירה הנפוצה ביותר לסיליקונים מוליכים תרמית, חלקיקים בגודל בינוני מציעים איזון בין הגודל שמאפשר ליצור שרשראות תרמיות יחסית רציפות בתוך המטריצה, תוך מילוי הפערים בין החלקיקים הגדולים. כשמשתמשים בהם בשילוב עם גודלי חלקיקים אחרים, הם מגדילים באופן משמעותי את הצפיפות של מסלולי ההולכה התרמית, מה שמביא להולכה תרמית אופטימלית.

אבקת אלומינה בקנה מידה קטן/ננו (0.1–1 מיקרון): חלקיקים בקנה מידה ננו מאופיינים בשטח פנים סגולי גבוה ואנרגיית שטח גבוהה, מה שהופך אותם לנדירים להתלכדות. פיזור לקוי עלול ליצור "איים תרמיים" שמפחיתים את היעילות התרמית. עם זאת, כאשר הם מפוזרים כראוי, חלקיקים דקיקים אלו ממלאים את החורים המיקרוסקופיים בין חלקיקים בינוניים וגדולים, ויוצרים רשת תרמית צפופה יותר שמעלה באופן משמעותי את מוליכות החום הכוללת.

השפעה על ביצועי עיבוד

ביצועי העיבוד מתבטאים בעיקר בצמיגות ובדינמיות הסיליקון, ומשפיעים ישירות על תהליכים כגון ערבוב, יציקה וציפוי בייצור.

גודל חלקיקים גדול: חלקיקים גדולים יש שטח פנים סגולי קטן יותר ואזור מגע קטן יותר עם המטריצה הסיליקונית, מה שמוביל לחוסר צמיגות נמוך של המערכת וזרימה מעולה. זה מאפשר להכניס כמויות גדולות של ממלא בקלות, מה שהופך אותם למתאימים ליצירת דיסקיות סיליקון מוליכות חום ולמשחות תרמיות הדורשות יישום על שטחים גדולים.

חלקיקים קטנים/ננו: בגלל השטח הפנים הסגולי הגבוה שלהם והקטביות החזקה של המשטח, חלקיקים קטנים/ננו מתקשרים באופן חזק עם המטריצה הסיליקונית. זה גורם לעלייה חדה בצמיגות המערכת ולזרימה לקויה, מה שמקשה על עיבוד. בדרך כלל נדרשת שינוי פני השטח (למשל, טיפול בסוכן קупלינג סילאן) כדי לרדת בצמיגות ולשפר את היכולת לעבד.

השפעה על התכונות המכאניות

התכונות המכאניות של סיליקון מוליך חום — כגון חוזק מתח, התארכות בנקודת שבירה וקשיחות — קשורות באופן הדוק לגודל החלקיקים של אבקת האלומינה.

גודל חלקיקים גדול: חלקיקים גדולים מציגים חיבור פנים-גופי חלש יותר עם המטריצה הסיליקונית ונדירים לפעול כנקודות ריכוז מתח. זה גורם להפחתה בחוזק מתח ובמתיחה עד לשבירה, לצד קשיחות גבוהה יותר וירידה בגמישות.

חלקיקים קטנים / ננו: כאשר חלקיקים קטנים מתפזרים באופן אחיד, הם עוזרים להתפלג המתח באופן שווה וליצור חיבור פנים-גופי צמוד יותר עם המטריצה. זה משפר משמעותית את חוזק המתח וחוזק הקריעה של הסיליקון תוך שמירה על גמישות טובה. לעומת זאת, חלקיקים ננו שמתאגדים יגבירו את הדעיכה בתכונות המכאניות.

השפעה על בידוד חשמלי והמראה

בידוד חשמלי: אלומינה בפאזה-אלפא יש לה מאפייני בידוד מצוינים באופן טבעי, ולכן לגודל החלקיקים יש השפעה מינורית ישירה על הבידוד החשמלי. עם זאת, אם ננוצרים מתאספים יחד, הנקודות הריקות המיקרוסקופיות שנוצרות ביניהן עשויות לפגוע במעט בمقاومות הנפח. מצד שני, חלקיקים גדולים שממלאים את המערכת באופן אחיד מספקים בידוד יציב יותר.

מראה חיצוני: סיליקון תרמי מוליך שמתוכנן עם חלקיקים קטנים יותר יוצר גובה שטח עדין וחלק יותר, מה שהופך אותו לאידיאלי לחבישה של רכיבי אלקטרוניקה ברמה גבוהה של דיוק. לעומת זאת, חלקיקים גדולים יוצרים טקסטורה גסה יותר וערכו של הזרקן נמוך יותר.

בייצור פרקטי, כמעט ולא משתמשים בגודל אחד בלבד של אבקת אלומינה. במקום זאת, נהוג להשתמש בהתפלגות גודלים רב-מודלית ("גדול + בינוני + קטן"). גישה זו מקסימה את מוליכות החום תוך איזון בין צמיגות המערכת לתכונות המכאניות שלה, כדי לענות על דרישות מגוון תרחישים יישומיים.

לגלות כיצד אבקת האלומינה המותאמת שלנו יכולה לשפר את חומרי הממשק התרמי שלכם, בקרו אותנו היום ב www.greatsunaopeng.com .