Короткий огляд нашого порошку оксиду алюмінію для теплопровідного силікону

Технічні вимоги до порошку оксиду алюмінію, що використовується в теплопровідному силіконі, переважно охоплюють такі аспекти:

Хімічний склад:

Чистота оксиду алюмінію: вміст оксиду алюмінію зазвичай має становити не менше 99,0 %. Для високотехнологічних застосувань може знадобитися вища чистота — до 99,5 % або більше.

Вміст домішок: Домішки, такі як діоксид кремнію, оксид заліза(III) та оксид натрію, мають бути суворо контрольовані. Наприклад, вміст не повинен перевищувати 0,10 %, вміст має бути не більше 0,03 %, а вміст має залишатися нижче 0,05 %. Серед цих домішок є основною шкідливою домішкою, оскільки вона може негативно впливати на електричні характеристики силікону.

Вміст вологи: Вміст вологи зазвичай обмежується 0,10 % або менше, щоб запобігти негативним впливам під час приготування та застосування силікону.

Фізичні параметри:

Розмір частинок: Середній розмір частинок має контролюватися в межах відповідного діапазону, зазвичай від 0,1 до 100 мкм, залежно від конкретних вимог застосування. Наприклад, середній розмір частинок порошку глинозему, що використовується в певних теплопровідних силіконових матеріалах, становить від 5 до 10 мкм. У інших випадках використовується нанорозмірний порошок глинозему з розміром частинок, як правило, близько 100 нм.

Кристалічна структура:

альфа-фаза оксиду алюмінію має гексагональну кристалічну структуру, яка є найщільнішою серед усіх фаз оксиду алюмінію й забезпечує відмінну електричну ізоляцію та високу теплопровідність. Тому вміст α-фази в порошку оксиду алюмінію для теплопровідного силікону зазвичай має становити не менше 95,0 %.

Морфологія: Кристалічні морфології оксиду алюмінію зазвичай включають черв’якоподібну (черв’ячну), пластинчасту та сферичну форми. Наразі сферичний оксид алюмінію є основним вибором для наповнювачів із високою теплопровідністю та діелектричною стійкістю. Черв’якоподібні частинки мають нижчу поверхневу енергію, тому рівномірно розподіляються в матриці, дозволяють досягти високого рівня завантаження, зменшують в’язкість системи та підвищують еластичність силікону.

Значення поглинання олії: Значення поглинання олії впливає на сумісність змішування порошку оксиду алюмінію з силіконовою матрицею. Це значення варіює в залежності від марки продукту, але загалом має перебувати в діапазоні від 12 до 26 г/100 г.

Властивості поверхні:

Модифікація поверхні: немодифікований оксид алюмінію має високу поверхневу полярність, що ускладнює його рівномірне розподілення в полімерних матрицях. Високий рівень завантаження також може призводити до збільшення в’язкості та погіршення механічних властивостей силіконової гуми. Тому зазвичай потрібна модифікація поверхні порошку оксиду алюмінію. Силанові зв’язувальні агенти є найпоширенішими агентами модифікації. Ця обробка зменшує поверхневу полярність оксиду алюмінію й покращує його сумісність і дисперсність у силіконовій матриці, що, в свою чергу, підвищує теплопровідність і механічні характеристики силіконового продукту.

Вплив розміру частинок на ефективність

Розмір частинок є одним із ключових чинників, що впливають на теплові, механічні та технологічні властивості теплопровідного силікону. Різні діапазони розмірів частинок мають різний вплив — від мікроскопічних структур упаковки до макроскопічних експлуатаційних характеристик кінцевого продукту, як детально описано нижче:

Вплив на термічну продуктивність

Це найважливіший чинник, у якому основна логіка полягає в тому, як розмір частинок визначає ефективність формування теплопровідних шляхів.

Порошок оксиду алюмінію з великим розміром частинок (10–100 мкм): великі частинки мають менше точок контакту між собою та довші індивідуальні шляхи теплопровідності. Після заповнення безперервність теплової мережі є порівняно низькою, що призводить до обмеженого покращення теплопровідності. Однак великі частинки заповнюють основні порожнини в силіконовій матриці, створюючи базову структуру для подальшого заповнення меншими частинками.

Порошок оксиду алюмінію з середнім розміром частинок (1–10 мкм): як основний вибір для теплопровідного силікону, частинки середнього розміру забезпечують збалансований розмір, що дозволяє формувати відносно безперервні теплові ланцюги в матриці й одночасно заповнювати проміжки між більшими частинками. У поєднанні з частинками інших розмірів вони значно збільшують щільність теплових шляхів, забезпечуючи оптимальну теплопровідність.

Малі / нанорозмірні порошки оксиду алюмінію (0.1–1 мкм): нанорозмірні частинки мають високу питому поверхню та високу поверхневу енергію, через що схильні до агрегації. Погана дисперсія може призводити до утворення теплових «островів», що знижує теплову ефективність. Однак за умови правильної дисперсії ці надтонкі частинки заповнюють мікроскопічні порожнини між частинками середнього й великого розміру, формуючи щільнішу теплову мережу, що значно підвищує загальну теплопровідність.

Вплив на технологічні характеристики

Технологічні характеристики в основному проявляються у в'язкості й рухливості силікону й безпосередньо впливають на такі виробничі процеси, як змішування, формування та нанесення покриття.

Великий розмір частинок: великі частинки мають меншу питому площу поверхні та меншу площу контакту з силіконовою матрицею, що призводить до низької в’язкості системи й відмінної рухливості. Це спрощує досягнення високого навантаження наповнювачем і робить їх придатними для формулювання термопровідних силіконових прокладок та термопаст, які вимагають нанесення на велику площу.

Малі / нанорозмірні частинки: через високу питому площу поверхні та сильну поверхневу полярність малі / нанорозмірні частинки сильно взаємодіють із силіконовою матрицею. Це призводить до різкого зростання в’язкості системи й поганої рухливості, ускладнюючи обробку. Зазвичай потрібна поверхнева модифікація (наприклад, обробка силановими зв’язувальними агентами), щоб знизити в’язкість та покращити оброблюваність.

Вплив на механічні властивості

Механічні властивості термопровідного силікону — такі як межа міцності при розтягуванні, відносне видовження при розриві та твердість — тісно пов’язані з розміром частинок порошку оксиду алюмінію.

Великий розмір частинок: великі частинки демонструють слабшу межеву адгезію з силіконовою матрицею й схильні виступати як точки концентрації напружень. Це призводить до зниження межової міцності на розтяг і відносного видовження при розриві, а також до підвищення твердості й зменшення гнучкості.

Малі / нанорозмірні частинки: за умови рівномірного розподілу малі частинки сприяють рівномірному розподілу напружень і утворюють міцнішу межеву адгезію з матрицею. Це значно підвищує межову міцність на розтяг і міцність на розрив силікону, зберігаючи при цьому хорошу гнучкість. Навпаки, агломеровані наночастинки ще більше погіршують механічні властивості.

Вплив на електричну ізоляцію та зовнішній вигляд

Електрична ізоляція: альфа-фазний оксид алюмінію природно має відмінні ізоляційні властивості, тому розмір частинок мало впливає безпосередньо на електричну ізоляцію. Однак, якщо наночастинки агломерують, утворені між ними мікропори можуть трохи знизити об’ємний опір. Натомість рівномірно розподілені великі частинки забезпечують стабільнішу ізоляційну продуктивність.

Зовнішній вигляд: термопровідний силікон, що містить дрібніші частинки, має тоншу й гладшу поверхню, що робить його ідеальним для упаковки електронних компонентів високої точності. Навпаки, великі частинки призводять до шорсткішої текстури поверхні й меншого блиску.

На практиці в промисловому виробництві рідко використовують оксид алюмінію лише одного розміру частинок. Замість цього, як правило, застосовують багатомодальну розподільну криву розмірів («Великі + Середні + Дрібні»). Такий підхід максимізує теплопровідність, водночас забезпечуючи баланс між в’язкістю системи та механічними властивостями, щоб задовольнити вимоги різних сфер застосування.

Щоб дізнатися, як наші спеціалізовані порошки оксиду алюмінію можуть покращити ваші матеріали теплового інтерфейсу, відвідайте нас уже сьогодні за адресою www.greatsunaopeng.com .