EN
De tekniske kravene til alumina-pulver som brukes i varmeledende silikon inkluderer hovedsakelig følgende aspekter:
Kjemisk sammensetning:
Aluminarenhet: Alumina-innholdet må vanligvis være minst 99,0 %. For high-end-applikasjoner kan et høyere renhetsnivå kreves, opp til 99,5 % eller mer.
Urenhetsinnhold: Urenheter som silisiumdioxid, jernoksid og natriumoksid må strengt kontrolleres. For eksempel må innholdet ikke overstige 0,10 %, innholdet må være maksimalt 0,03 %, og innholdet må forbli under 0,05 %. Blant disse er en viktig skadelig urenhet, siden den kan påvirke silikons elektriske egenskaper negativt.
Fuktinnhold: Fuktinnholdet begrenses vanligvis til 0,10 % eller mindre for å unngå uønskede effekter under fremstilling og bruk av silikon.
Fysiske parametre:
Partikkelstørrelse: Den gjennomsnittlige partikkelstørrelsen bør kontrolleres innenfor et passende område, vanligvis mellom 0,1 og 100 μm, avhengig av spesifikke brukskrav. For eksempel ligger den gjennomsnittlige partikkelstørrelsen til aluminiumoksidpulver brukt i visse varmeledende silikoner mellom 5 og 10 μm. I andre tilfeller brukes nanoskalert aluminiumoksidpulver med en partikkelstørrelse på ca. 100 nm.
Krystallstruktur:
α-fase aluminiumoksid har en heksagonal krystallstruktur, som er den tetteste blant de ulike aluminiumoksidfasene, og gir utmerket elektrisk isolasjon og høy termisk ledningsevne. Derfor kreves det vanligvis minst 95,0 % α-fase i aluminiumoksidpulver for termisk ledende silikone.
Morfologi: Krystallmorfologiene til aluminiumoksid inkluderer vanligvis makkart (ormlignende), flak- og kuleformete former. For tiden er kuleformet aluminiumoksid det primære valget for fyllstoff i isolerende materialer med høy termisk ledningsevne. På grunn av lavere overflateenergi fordeler kuleformede partikler seg jevnt i matrisen, tillater høy fyllgrad, reduserer systemets viskositet og forbedrer fleksibiliteten til silikonen.
Oljeabsorpsjonsverdi: Oljeabsorpsjonsverdien påvirker blandingsegenskapene mellom aluminiumoksidpulveret og silikonmatrisen. Verdien varierer mellom ulike produktsorter, men ligger vanligvis innenfor området 12–26 g/100 g.
Overflateegenskaper:
Overflatemodifikasjon: Umodifisert aluminiumoksid viser sterk overflatepolaritet, noe som gjør det vanskelig å fordele jevnt i polymermatriser. Høye fyllingsnivåer kan også føre til økt viskositet og reduserte mekaniske egenskaper i silikongummi. Derfor kreves vanligvis overflatemodifikasjon av aluminiumoksidpulver. Silan-koblingsmidler er de mest brukte modifikasjonsmidlene. Denne behandlingen reduserer overflatepolariteten til aluminiumoksid og forbedrer kompatibiliteten og dispergerbarheten i silikonmatrisen, noe som dermed forbedrer både varmeledningsevnen og de mekaniske egenskapene til silikonproduktet.
Påvirkning av partikkelstørrelse på ytelsen
Partikkelstørrelse er en av de sentrale faktorene som påvirker den termiske, mekaniske og prosesseringsegnenskapene til varmeledende silikon. Forskjellige partikkelstørrelsesområder har ulike effekter – fra mikroskopiske pakkestrukturer til makroskopisk ytelse i endeprodukter – som beskrevet nedenfor:
Virkningsgrad på termisk ytelse
Dette er den mest kritiske faktoren, der den sentrale logikken ligger i hvordan partikkelstørrelse bestemmer effektiviteten av å danne varmeledende veier.
Aluminiumoksid-pulver med stor partikkelstørrelse (10–100 μm): Store partikler har færre kontaktpunkter mellom seg og lengre enkelte ledningsveier. Etter fylling er kontinuiteten i det termiske nettverket relativt dårlig, noe som fører til begrenset forbedring av varmeledningsevnen. Likevel fyller store partikler de største tomrommene i silikonmatrisen og etablerer en grunnleggende struktur for senere fylling med mindre partikler.
Aluminiumoksid-pulver med medium partikkelstørrelse (1–10 μm): Som hovedvalget for varmeledende silikon gir partikler av medium størrelse en balansert dimensjon som danner relativt sammenhengende termiske kjeder innenfor matrisen samtidig som de fyller gapene mellom større partikler. Når de brukes i kombinasjon med andre størrelser øker de betydelig tettheten av termiske veier og gir optimal varmeledningsevne.
Liten / nanoskala aluminiumoksid-pulver (0,1–1 μm): Nanoskala-partikler har et stort spesifikt overflateområde og høy overflateenergi, noe som gjør dem utsatt for agglomerering. Dårlig dispersjon kan føre til termiske «øyer» som reduserer termisk effektivitet. Når disse ultrafine partiklene imidlertid er riktig dispergert, fyller de de mikroskopiske tomrommene mellom mellomstore og store partikler, og danner et tetere termisk nettverk som betydelig øker den totale termiske ledningsevnen.
Effekt på prosesseringsytelse
Prosesseringsytelsen vises hovedsakelig i viskositeten og flytbarheten til silikonet, og påvirker direkte prosesser som blanding, formgiving og påføring under produksjonen.
Stor partikkelstørrelse: Store partikler har en mindre spesifikk overflateareal og mindre kontaktareal med silikonmatrisen, noe som resulterer i lav systemviskositet og utmerket flytbarhet. Dette gjør det enklere å oppnå høy fyllstoffinnhold, noe som gjør dem egnet for formulering av termisk ledende silikonplater og termiske kittmasser som krever applikasjon over store arealer.
Små/nanoskalige partikler: På grunn av sitt høye spesifikke overflateareal og sterke overflateladning interagerer små/nanoskalige partikler kraftig med silikonmatrisen. Dette fører til en skarp økning i systemviskositeten og dårlig flytbarhet, noe som gjør bearbeidingen mer utfordrende. Overflatemodifikasjon (for eksempel behandling med silan-koblingsmidler) kreves vanligvis for å redusere viskositeten og forbedre bearbeidbarheten.
Innvirkning på mekaniske egenskaper
De mekaniske egenskapene til termisk ledende silikon—som strekkfasthet, bruddforlengelse og hardhet—er nært knyttet til partikkelstørrelsen på aluminiumoksid-pulveret.
Stor partikkelstørrelse: Store partikler viser svakere grenseflatebinding til silikonmatrisen og har en tendens til å fungere som spenningskonsentrasjonspunkter. Dette fører til redusert strekkstyrke og redusert forlengelse ved brudd, samt økt hardhet og redusert fleksibilitet.
Små / nanoskalige partikler: Når de er jevnt fordelt, hjelper små partikler til å distribuere spenning jevnt og danner tettere grenseflatebinding til matrisen. Dette forbedrer betydelig strekkstyrken og revstyrken til silikonet samtidig som god fleksibilitet bevares. Omvendt vil agglomererte nanopartikler forverre nedbrytningen av mekaniske egenskaper.
Effekt på elektrisk isolasjon og utseende
Elektrisk isolasjon: α-fase aluminiumoksid har fra naturen utmerkede isolerende egenskaper, så partikkelstørrelse har lite direkte innvirkning på elektrisk isolasjon. Hvis nanpartikler imidlertid klumper seg sammen, kan de mikroskopiske luftlommene mellom partiklene redusere volumresistiviteten noe. Jevn fylling med større partikler gir derimot mer stabil isolasjonsytelse.
Utseende: Termisk ledende silikon som er formulert med mindre partikler har en finere, jevnere overflate, noe som gjør den ideell for emballasje av høy-presisjons-elektroniske komponenter. Større partikler fører derimot til en ruere overflatetekstur og lavere glans.
I praktisk produksjon brukes sjelden en enkelt partikkelstørrelse av aluminiumoksid-pulver alene. Istedenfor benyttes vanligvis en multimodal størrelsesfordeling («Stor + Medium + Liten»). Denne strategien maksimerer termisk ledningsevne samtidig som den balanserer systemets viskositet og mekaniske egenskaper for å oppfylle kravene i ulike anvendelsesscenarier.
For å finne ut hvordan våre spesialiserte aluminiumoksidpulvere kan forbedre dine termiske grensesnittmaterialer, besøk oss i dag på www.greatsunaopeng.com .
