전자 기기의 방열 - 열 전도성 실리콘

1. 전자 장치에 방열이 필요한 이유는 무엇입니까?

전자 장치는 작동 중에 상당한 양의 열을 발생시키며, 이는 주로 열 에너지로 낭비됩니다. 과도한 온도는 전자 장치의 신뢰성과 수명을 심각하게 손상시킬 수 있습니다. 따라서 이 잔열을 빠르게 소멸시키기 위해서는 방열판이 필요합니다.

이 열 방출 과정에서 핵심 역할을 하는 것은 열 인터페이스 재료입니다. 주로 전자기기가 방열판과 접촉할 때 발생하는 미세한 틈과 표면의 요철을 메워 열전도 시 열저항을 줄이고 방열 효율을 높이는 데 주로 사용된다.

5G 시대가 도래하면서 스마트 웨어러블, 자율주행차, VR/AR 기기 등 무선이동단말기의 전력 소모가 크게 증가하고 발열량이 급격히 증가하는 추세를 보이고 있습니다. 동시에 5G 단말기는 금속보다 방열 성능이 떨어지는 세라믹, 유리 등 새로운 케이스 소재를 사용하기 시작하면서 열 인터페이스 소재에 대한 수요가 높아지고 있습니다. 한편, 5G 기지국 건설로 방열판 수요도 급증했다.

즉, 열 인터페이스 재료는 전자 열 방출 기술에 대한 중요한 지원이 되고 있습니다. 한편으로는 전자 제품의 지속적인 업그레이드로 인해 이러한 재료의 응용 분야와 용도가 지속적으로 확장되었습니다. 반면에 새로운 응용 시나리오는 열 전도성 인터페이스 재료에 새로운 성능 문제를 가져왔습니다. 열 전도성 인터페이스 재료는 전자 기술 발전을 이끄는 핵심 기둥 중 하나가 될 것으로 예상됩니다.

2. 열전도성 실리콘의 구성

실리콘겔은 액체와 고체가 공존하는 '고체-액체 공존 소재'로 알려진 특수한 형태의 실리콘 고무입니다. 고분자 화합물로 구성된 네트워크 구조로 독특한 특성을 가지고 있습니다. 경화되기 전에는 일반적으로 A와 B의 두 가지 성분으로 나뉩니다. 백금 금속 화합물의 촉매 작용에 따라 열 전도성 유기 규소 수지 매트릭스의 비닐 또는 프로필렌 그룹이 가교제 분자의 실라놀 그룹과 반응하여 겔을 형성합니다. 전체 반응은 부가 가황 반응이므로 부산물이 생성되지 않으므로 수축도 없습니다. 열 전도성 실리콘 고무는 높은 몰 질량(일반적으로 148,000g/mol 이상)을 갖는 선형 폴리유기실록산입니다.

3. 열전도성 실리콘의 접착특성

폴리실록산 분자의 주쇄는 일반적으로 Si-O-Si 결합으로 구성됩니다. 이 분자 구조에서 R은 일반적으로 메틸이지만 특정 특성을 개선하거나 강화하기 위해 에틸, 비닐, 페닐 및 트리플루오로알데히드와 같은 다른 그룹을 도입할 수 있습니다. R'은 하이드록실 또는 알킬이고, n은 사슬 단위의 수를 나타낸다.

이 폴리실록산 소재는 다음과 같은 주요 특성을 가지고 있습니다.

1. 온도에 크게 영향을 받지 않는 안정적인 물리화학적 특성으로 50~250도의 온도 범위에서 사용할 수 있으며 전기 절연성이 우수하고 고온 및 저온(-50~250도)에 대한 저항성이 뛰어납니다.

2. 일반적인 전자기기나 기타 소재의 표면에 프라이머나 표면처리제 없이 물리적으로 접착되며, 경화시 부산물이나 수축이 발생하지 않습니다.

3. 무색투명하여 포팅컴파운드로 사용시 포팅요소의 내부구조를 관찰하기 용이하다. 반-경화 상태에서 경화된 후에는 많은 기판에 대한 우수한 접착력 및 밀봉 특성과 우수한 열 순환 저항성을 나타냅니다.

4. 긴 작업 시간; 두 구성 요소는 혼합 후 빠르게 겔화되지 않습니다. 가열하면 경화가 촉진되며, 경화 온도를 조정하여 경화 시간을 유연하게 제어할 수 있습니다.. 5. 탁월한 자체 레벨링 특성은 회로의 미세-구성 요소 사이의 미세한 지점으로의 흐름을 촉진합니다.

6. 젤의 경도, 유동성 및 경화 시간은 다양한 적용 시나리오에 맞게 유연하게 조정될 수 있습니다. 또한 난연성, 전도성 또는 열 전도성 특성을 지닌 실리콘 겔로 제조될 수도 있습니다.-

7. 좋은 자가-치유 능력; 외력에 의해 발생한 크랙을 자동으로 복구하는 동시에 방수, 방습-방지, 방청 기능도 제공합니다.

8. 실리콘 겔의 오일 투과성

실리콘 겔은 가황 과정에서 가교 밀도가 낮은 고체-액체 공존 상태로 존재합니다. 따라서 생산된 열 전도성 실리콘 젤은 오일 누출이 발생하기 쉬우며, 이는 전자 장치를 오염시키고 장기적인 신뢰성을 저하시킬 수 있습니다-. 오일 누출을 방지하면서 실리콘 수지의 열전도도를 향상시키려면 열전도성 실리콘 겔의 가교 밀도를 높여야 합니다.{5}}

교차 연결 밀도가 높을수록 더 많은 유기실리콘 고분자가 반응하여 -완전한 네트워크 구조로 교차 연결되어 우수한 유동성을 제공합니다. 교차되지 않은-연결된 수지는 사실상 존재하지 않습니다. 소량의 완전한 네트워크 구조가 존재하더라도 단위 부피당 조밀한 교차-연결 지점을 형성합니다. 교차되지 않은-연결된 수지는 이동 중에 네트워크 구조와 높은 마찰 계수를 생성하여 흐름을 방해하여 오일 누출을 줄입니다.

따라서 열전도성 실리콘 겔의 가교 밀도를 높이는 것이-오일 누출 문제를 해결하는 데 핵심입니다. 배합 및 공정을 최적화함으로써 가교 밀도를 높일 수 있으며, 열전도도를 향상시키는 동시에 오일 누출을 효과적으로 방지하고 전자 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.

5. 실리콘의 접착력은 어떤가요?

배터리 모듈의 PET 필름과 알루미늄 합금 사이와 같은 일부 응용 분야에는 열 전도성 실리콘 접착에 대한 특정 요구 사항이 있습니다. 열 전도성 실리콘의 접착 성능은 주로 겔의 점도 및 벌크 강도와 관련이 있습니다. 겔의 점도는 결합 계면에서의 접착 강도를 결정하는 반면, 벌크 강도는 겔이 부서지는 데 필요한 힘(일반적으로 겔의 결합력이라고 함)을 결정합니다.

계면에서의 접착력의 강도는 콜로이드의 응집력의 상대적 강도에 의해 결정됩니다. 콜로이드의 접착력이 콜로이드가 분해되는 데 필요한 응집력보다 작으면 계면 파괴가 발생하며 접착력의 크기는 주로 접착력, 즉 점도에 따라 달라집니다. 콜로이드의 접착력이 콜로이드가 분해되는 데 필요한 응집력보다 크면 응집 파괴가 발생하며 접착력의 크기는 주로 콜로이드의 응집력에 따라 달라집니다.

6. 열전도성 실리콘의 응용분야

(1) 항공전자장비

특정 유형의 항공 전자 스위치에서는 원래 설계에 사용된 열 전도성 패드의 과도한 국부적 응력으로 인해 저온 데이터 패킷 손실 오류가 발생했습니다.- 기존 열 전도성 패드 및 열 전도성 접착제와 비교하여 열 전도성 실리콘 그리스는 새로운 유형의 열 전도성 인터페이스 재료로서 고온 및 저온 성능, 충돌 안전성, 지속적인 진동 등 다양한 테스트에서 탁월한 성능을 발휘하며 항공 전자 제품 생산에 적용할 수 있습니다.

(2) 5G 전자장비

새로운 열 전도성 실리콘 소재는 열 전도 효과를 향상시킬 뿐만 아니라 효과적인 열 전달도 달성할 수 있습니다. 기존 열 전도성 소재와 비교하여 새로운 열 전도성 실리콘은 전자 부품 애플리케이션에서 신호 전파 효율을 효과적으로 향상시켜 5G 장비에서 고품질 애플리케이션을 촉진할 수 있습니다.-

(3) 전원 배터리

대부분의 전원 배터리는 리튬{0}}이온 배터리를 사용하는데, 이는 높은 에너지 밀도와 긴 사용 수명 등의 장점이 있지만 심각한 안전 위험도 내포하고 있습니다. 정상적인 주행 및 예상치 못한 상황에서 리튬 배터리는 지속적인 진동, 온도 변화, 침수, 부분 단락, 과부하, 기계적 충격 등에 노출되어 운전자와 승객의 안전을 위협할 수 있습니다.

열 전도성 및 난연성 실리콘을 사용하여 개별 전원 배터리 셀을 밀봉하면 배터리 팩의 안전 성능이 크게 향상될 수 있습니다. 열전도성 실리콘은 방수 밀봉, 난연성 밀봉, 방열, 충격 흡수 및 고정 역할을 할 수 있으며 복잡하거나 예상치 못한 환경에서도 리튬 배터리의 안전한 작동을 유지하는 것이 모든 당사자가 추구하는 목표입니다.