EN
Cerințele tehnice pentru pulberea de alumina utilizată în siliconul termoconductor includ în principal următoarele aspecte:
Compoziție chimică:
Puritatea aluminii: Conținutul de alumina este, în general, cerut să fie de cel puțin 99,0 %. Pentru aplicații de înaltă performanță, se poate cere o puritate mai mare, atingând 99,5 % sau mai mult.
Conținut de impurități: Impuritățile, cum ar fi dioxidul de siliciu, oxidul feric și oxidul de sodiu, trebuie controlate în mod strict. De exemplu, conținutul nu trebuie să depășească 0,10 %, conținutul nu trebuie să fie mai mare de 0,03 %, iar conținutul trebuie să rămână sub 0,05 %. Dintre acestea, este o impuritate dăunătoare majoră, deoarece poate afecta negativ performanța electrică a siliconului.
Conținut de umiditate: Conținutul de umiditate este de obicei limitat la maximum 0,10 % pentru a preveni efectele negative în timpul preparării și aplicării siliconului.
Parametri fizici:
Dimensiunea particulelor: Dimensiunea medie a particulelor trebuie controlată într-un domeniu adecvat, de obicei între 0,1 și 100 μm, în funcție de cerințele specifice ale aplicației. De exemplu, dimensiunea medie a particulelor pulberii de aluminiu utilizate în anumite siliconi conductori termic variază între 5 și 10 μm. În alte cazuri, se utilizează pulbere nanometrică de aluminiu cu dimensiunea particulelor de obicei în jurul valorii de 100 nm.
Structură cristalină:
alumina în fază α are o structură cristalină hexagonală, fiind cea mai densă dintre diversele faze ale aluminei, oferind o excelentă izolare electrică și o conductivitate termică ridicată. Prin urmare, pulberea de alumina pentru siliconul termoconductor necesită, în general, un conținut de fază α de cel puțin 95,0%.
Morfologie: Morfologiile cristaline ale aluminei includ, în mod obișnuit, forme vermiculare (asemănătoare viermilor), lamelare și sferice. În prezent, alumina sferică este opțiunea principală pentru umplerea materialelor izolante cu conductivitate termică ridicată. Datorită energiei superficiale mai mici, particulele sferice se distribuie uniform în matrice, permit încărcări ridicate, reduc vâscozitatea sistemului și îmbunătățesc flexibilitatea siliconului.
Valoarea de absorbție a uleiului: Valoarea de absorbție a uleiului influențează compatibilitatea la amestecare dintre pulberea de alumina și matricea de silicon. Această valoare variază în funcție de tipul de produs, dar, în general, trebuie să se încadreze între 12 și 26 g/100g.
Proprietăți de suprafață:
Modificarea suprafeței: Alumina nemodificată prezintă o polaritate superficială puternică, ceea ce face dificilă dispersarea uniformă în matricele polimerice. Nivelurile ridicate de încărcare pot duce, de asemenea, la o creștere a vâscozității și la degradarea proprietăților mecanice ale cauciucului de silicon. Prin urmare, modificarea suprafeței pulberii de alumina este, în mod obișnuit, necesară. Agentii de cuplare pe bază de silan sunt cei mai utilizați agenți de modificare. Această tratare reduce polaritatea superficială a aluminei și îmbunătățește compatibilitatea și dispersabilitatea acesteia în matricea de silicon, îmbunătățind astfel atât conductivitatea termică, cât și performanța mecanică a produsului de silicon.
Impactul dimensiunii particulelor asupra performanței
Dimensiunea particulelor reprezintă unul dintre factorii cheie care influențează proprietățile termice, mecanice și de procesare ale siliconului conductiv termic. Domeniile diferite de dimensiuni ale particulelor au impacte distincte – de la structurile microscopice de umplere până la performanța macroscopică în utilizarea finală – după cum este detaliat mai jos:
Impact asupra performanței termice
Acesta este cel mai critic factor, unde logica de bază constă în modul în care dimensiunea particulelor determină eficiența formării căilor de conducție termică.
Pulbere de alumină cu dimensiune mare a particulelor (10–100 μm): Particulele mari au mai puține puncte de contact între ele și căi individuale de conducție mai lungi. După umplere, continuitatea rețelei termice este relativ slabă, ceea ce duce la o îmbunătățire limitată a conductivității termice. Totuși, particulele mari ocupă principalele goluri din matricea de silicon, stabilind o structură de bază pentru umplerea ulterioară cu particule mai mici.
Pulbere de alumină cu dimensiune medie a particulelor (1–10 μm): Ca variantă principală pentru siliconul termoconductor, particulele de dimensiune medie oferă un echilibru între dimensiuni, formând lanțuri termice relativ continue în interiorul matricei, în timp ce umplu spațiile dintre particulele mai mari. Când sunt utilizate împreună cu particule de alte dimensiuni, acestea măresc semnificativ densitatea căilor termice, asigurând o conductivitate termică optimă.
Pulbere fină / nanometrică de alumina (0,1–1 μm): particulele nanometrice au o suprafață specifică mare și o energie superficială ridicată, ceea ce le face predispuse la aglomerare. O dispersie slabă poate duce la „insule termice” care reduc eficiența termică. Totuși, atunci când sunt dispersate corespunzător, aceste particule ultrafine umplu golurile microscopice dintre particulele de dimensiune medie și mare, formând o rețea termică mai densă, ceea ce îmbunătățește semnificativ conductivitatea termică globală.
Impact asupra performanței procesării
Performanța procesării se reflectă în principal în vâscozitatea și fluiditatea siliconului, influențând direct procese precum amestecarea, modelarea și acoperirea în timpul producției.
Dimensiune mare a particulelor: Particulele mari au o suprafață specifică mai mică și o suprafață de contact redusă cu matricea de silicon, ceea ce duce la o vâscozitate scăzută a sistemului și o fluiditate excelentă. Acest lucru facilitează obținerea unor încărcături ridicate cu umplutură, făcându-le potrivite pentru formularea pastelor termoconductoare din silicon și a pastelor termice care necesită aplicare pe suprafețe mari.
Particule mici/la nanoscală: Datorită suprafeței specifice mari și a polarității puternice a suprafeței, particulele mici/la nanoscală interacționează intens cu matricea de silicon. Aceasta determină o creștere bruscă a vâscozității sistemului și o fluiditate scăzută, ceea ce complică prelucrarea. Modificarea suprafeței (de exemplu, tratament cu agenți de cuplare silanic) este, în mod obișnuit, necesară pentru reducerea vâscozității și îmbunătățirea procesabilității.
Impact asupra proprietăților mecanice
Proprietățile mecanice ale siliconului termoconductor—cum ar fi rezistența la tracțiune, alungirea la rupere și duritatea—sunt strâns legate de dimensiunea particulelor de pulbere de aluminiu.
Dimensiune mare a particulelor: Particulele mari prezintă o legătură interfacială mai slabă cu matricea de silicon și tind să acționeze ca puncte de concentrare a tensiunii. Acest lucru conduce la o reducere atât a rezistenței la tracțiune, cât și a alungirii la rupere, împreună cu o duritate mai mare și o flexibilitate redusă.
Particule mici / la nanoscală: Atunci când sunt dispersate uniform, particulele mici contribuie la distribuirea uniformă a tensiunii și formează o legătură interfacială mai strânsă cu matricea. Aceasta îmbunătățește în mod semnificativ rezistența la tracțiune și rezistența la rupere a siliconului, păstrând în același timp o bună flexibilitate. În schimb, nanoparticulele aglomerate vor agrava degradarea proprietăților mecanice.
Impact asupra izolării electrice și asupra aspectului
Izolație electrică: Alumina în fază alfa posedă în mod natural proprietăți excelente de izolare electrică, astfel încât dimensiunea particulelor are un efect redus asupra izolării electrice. Totuși, dacă nanoparticulele se aglomerează, microgolurile rezultate dintre particule pot reduce ușor rezistivitatea volumică. Pe de altă parte, particulele mari, distribuite uniform, oferă o performanță mai stabilă de izolare.
Aspectul: Siliconul termoconductor formulat cu particule mai mici prezintă o finișare superficială mai fină și mai netedă, fiind ideal pentru ambalarea componentelor electronice de înaltă precizie. În schimb, particulele mai mari conduc la o textură superficială mai aspră și la o luciu scăzută.
În producția practică, o singură dimensiune a particulelor de pulbere de alumina este rar utilizată izolat. În schimb, se adoptă în mod obișnuit o distribuție multimodală a dimensiunilor («Mare + Medie + Mică»). Această abordare maximizează conductivitatea termică, păstrând în același timp un echilibru între vâscozitatea sistemului și proprietățile mecanice, pentru a satisface cerințele diferitelor scenarii de aplicație.
Pentru a afla cum pulberile noastre specializate de alumina pot îmbunătăți materialele dvs. de interfață termică, vizitați-ne astăzi la www.greatsunaopeng.com .
