열전도성 실리콘 시트를 한 글로 이해해보세요

기존의 열 전도성 재료는 주로 금속(Ag, Cu 및 Al)과 금속 산화물(Al2O₃, MgO 및 BeO)뿐만 아니라 비{0}}금속 재료(흑연, 카본 블랙, Si₃N₄ 및 AlN)로 구성됩니다. 산업 생산과 과학 기술의 발전으로 인해 열 전도성 재료에 대한 새로운 요구 사항이 부과되었습니다. 예외적으로 포괄적인 특성을 지닌 재료에 대한 요구가 관찰되었습니다. 전기전자 분야에서는 집적화 및 조립기술의 급속한 발전으로 인해 전자부품과 논리회로의 크기가 수천 배로 감소하고 있습니다. 따라서 열전도율이 높은 단열재가 필요합니다. 지난 수십 년 동안 고분자 재료의 응용 분야는 꾸준히 확대되어 왔습니다. 전통적인 산업 재료, 특히 금속 재료를 인공적으로 합성된 고분자 재료로 대체하는 것이 전 세계 과학 연구의 초점이 되었습니다. I. 열전도성 실리콘 시트란 무엇입니까?

열전도성이 뛰어난 실리콘 시트는 독특한 공정을 통해 합성되는 일종의 매체 소재입니다. 이 공정에는 실리콘을 기본 재료로 사용하고 금속 산화물과 같은 다양한 보조 재료를 추가하는 과정이 포함됩니다. 열전도성 실리콘 고무는 열전도성 분말을 충진하고 유기실리콘 수지를 바인더로 사용하여 열전도성을 구현한 고분자 복합재료입니다.

II. 열 전도성 실리콘 시트에 일반적으로 사용되는 매트릭스 재료 및 필러

유기규소수지(기본원료)

1. 절연 및 열전도성 필러: 알루미나, 산화마그네슘, 질화붕소, 질화알루미늄, 산화베릴륨, 석영 등 유기규소 가소제

2. 난연제: 수산화마그네슘, 수산화알루미늄

3. 무기착색제(색분별)

4. 가교제(접착 성능 요건)

5. 촉매(공정 성형 요건)

참고: 열전도성 실리콘 패드는 열전도 기능을 수행하여 발열-요소와 열 방출 장치 사이에 양호한 열 전도 경로를 형성합니다-. 방열판, 구조용 패스너(팬) 등과 함께 방열 모듈을 형성합니다.

필러에는 다음과 같은 금속 및 무기 필러가 포함됩니다.

1. 금속 분말 충전재: 구리 분말, 알루미늄 분말, 철 분말, 주석 분말, 니켈 분말 등;

2. 금속 산화물: 산화알루미늄, 산화비스무트, 산화베릴륨, 산화마그네슘, 산화아연;

3. 금속... 질화물: 질화알루미늄, 질화붕소, 질화규소;

4. 무기 비-금속: 흑연, 탄화규소, 탄소섬유, 탄소나노튜브, 그래핀, 탄화베릴륨 등

이미지 III. 열 전도성 실리콘 가스켓의 분류
열 전도성 실리콘 개스킷은 열 전도성 실리콘 패드와 비실리콘 실리콘 패드로 나눌 수 있습니다.- 대부분의 열 전도성 실리콘 개스킷의 전기 절연 특성은 궁극적으로 필러 입자의 절연 특성에 의해 결정됩니다.

1. 열전도성 실리콘 패드
열 전도성 실리콘 패드는 각각 고유한 특성을 지닌 여러 하위 범주로 분류됩니다.

2. 비-실리콘 실리콘 패드 비-실리콘 실리콘 패드는 열 전도성이 높은 소재로 양면-접착성이-있습니다. 전자 부품 조립에 사용하면 낮은 압축력 하에서 낮은 열 저항과 우수한 전기 절연 특성을 나타냅니다. -40도부터 150도까지 안정적으로 작동하며 UL94V0 난연 등급을 충족합니다.

IV. 열전도성 실리콘의 열전도 메커니즘

열전도성 실리콘의 열전도도는 폴리머와 열전도성 필러 사이의 상호 작용에 따라 달라집니다. 다양한 유형의 필러는 서로 다른 열전도 메커니즘을 가지고 있습니다.

1. 금속 필러의 열전도 메커니즘
금속 필러는 주로 전자 이동을 통해 열을 전도합니다. 전자 이동 과정에는 열 전달이 수반됩니다.

2. 비-금속 필러의 열전도 메커니즘
비-금속 필러는 주로 포논 전도에 의존합니다. 열 확산 속도는 주로 인접한 원자나 결합 그룹의 진동에 따라 달라집니다. 여기에는 금속 산화물, 금속 질화물 및 탄화물이 포함됩니다.

V. 열전도성 실리콘 시트 사용 방법

일반적으로 열전도성 실리콘 패드는 초기 설계 단계부터 구조, 하드웨어, 회로 설계에 통합되어야 합니다. 일반적으로 고려해야 할 요소에는 열 전도성, 구조 설계, EMC, 진동 감쇠 및 흡음, 설치 및 테스트가 포함됩니다.

1. 열 방출 솔루션 선택: 전자 제품은 일반적으로 방열판에 의존하는 수동 냉각 방법을 사용하여 더 작고, 더 얇고, 가벼운 디자인을 지향하는 경향이 있습니다. 현재 추세는 구조적 방열 부품(금속 브래킷, 금속 케이스)을 사용하여 방열판을 완전히 제거하는 것입니다. 또는 방열판 솔루션을 구조적 방열 구성 요소와 결합합니다. 다양한 시스템 요구사항과 환경에 따라 최고의 비용-성능 비율을 갖춘 솔루션을 선택해야 합니다.

2. 방열판 솔루션을 사용하는 경우 열전도율이 낮은 열전도성 양면 테이프를 사용하지 않는 것이 좋습니다.- 진동 감쇠 기능이 없는 열 그리스를 사용하는 것도 권장되지 않습니다. 작동 시 0.5mm를 선택하여 금속 후크 또는 플라스틱 압정을 사용하는 것이 좋습니다. 다른 방법과 함께 더 두꺼운 열 전도성 실리콘 패드를 사용하면 설치가 편리하고 뒷면 접착이 필요하지 않습니다. 이는 양면 열 전도성 테이프보다 훨씬 더 나은 열 방출을 제공하며 더 안전하고 신뢰할 수 있습니다. 단가, 인건비, 장비를 포함한 전체 비용이 더욱 경쟁력이 있습니다.

3. 방열 구조를 선택할 때는 접촉면의 국부적인 돌출부나 오목한 부분 등 방열 구조의 구조적 형태를 고려해야 합니다. 구조 설계와 열 전도성 실리콘 패드의 크기 사이에 균형을 맞춰야 합니다. 프로세스가 허용하는 경우 지나치게 두꺼운 열 전도성 실리콘 패드를 선택하지 않는 것이 좋습니다. 간편한 작동을 위해 일반적으로 단면-접착 백킹을 권장하며, 접착-코팅된 면은 방열 구조에 적용됩니다. 열 전도성 실리콘 패드에 충분한 압력을 가하려면 압축률이 좋은 패드를 선택하는 것이 중요합니다. (열전도성 실리콘 패드의 두께는 방열 구조와 열원 사이의 이론적 간격 상한을 초과해야 하며 일반적으로 1mm-2mm 정도입니다.) 방열 구조를 선택할 때 PCB 레이아웃 중에 부품의 위치, 높이 및 패키지 유형도 고려해야 합니다. 정기적으로 열원을 배치하면 방열 구조의 비용을 줄일 수 있습니다.

6. 열 전도성 실리콘 시트를 선택하는 방법
열전도율의 선택은 주로 열원의 전력 소비와 방열판 또는 방열 구조의 방열 용량에 따라 달라집니다. 일반적으로 낮은 온도 사양, 높은 온도 민감도 또는 높은 열유속 밀도(일반적으로 0.6 W/cm² 이상은 방열이 필요하지만, 표면 열유속 밀도가 0.04 W/cm² 미만인 칩은 자연 대류만 필요함)의 칩에는 방열이 필요하며, 열전도율이 더 높은 열전도성 실리콘 시트를 선택해야 합니다. 가전제품 산업에서 칩 접합 온도는 일반적으로 섭씨 85도를 초과하는 것이 허용되지 않으며, 고온 테스트 중에는 칩 표면 온도를 섭씨 75도 미만으로 제어하는 ​​것이 좋습니다-. 전체 보드의 구성 요소는 대부분 상업용-등급이므로 내부 시스템 온도는 실온에서 섭씨 50도를 초과하지 않는 것이 좋습니다. 첫 번째 표면의 표면 또는 최종 고객이 접촉할 수 있는 표면은 이상적으로 실온에서 섭씨 45도 미만의 온도를 가져야 합니다. 열 전도성이 더 높은 열 전도성 실리콘 시트를 선택하면 설계 요구 사항을 충족하고 어느 정도 설계 마진을 허용할 수 있습니다.

참고: 열 유속 밀도: 다음과 같이 정의됩니다: 단위 시간당 단위 면적(1평방미터)당 열 유속 밀도(1) 접합 온도(JT)는 반도체 웨이퍼를 통해 패키지된 장치 하우징으로 전달되는 열의 양을 초 단위로 측정합니다. 일반적으로 케이스 온도 및 장치 표면 온도보다 높습니다. 접합 온도는 열 저항뿐만 아니라 반도체 웨이퍼에서 패키지된 장치 하우징까지 열이 방출되는 데 필요한 시간을 측정합니다.

Ⅶ. 열전도성 실리콘의 열전도도에 영향을 미치는 요인

1. 폴리머 매트릭스 재료의 유형 및 특성: 열전도도가 높은 매트릭스 재료, 매트릭스 내 필러 분산도가 우수하고 매트릭스와 필러 사이의 결합이 좋아지면 복합 재료의 열전도율도 좋아집니다.

2. 필러 유형: 필러의 열 전도성이 높을수록 일반적으로 복합 재료의 열 전도성이 향상됩니다.

3. 필러의 형태 : 일반적으로 열경로 형성이 용이한 순서는 위스커 > 섬유 > 플레이크 > 과립 순이다. 필러가 열 경로를 형성하기 쉬울수록 열 전도성이 좋아집니다.

4. 충전재 함량 폴리머 내 충전재의 분포는 복합 재료의 열전도도를 결정합니다. 필러 함량이 낮으면 열전도 효과가 중요하지 않습니다. 필러 함량이 과도하면 복합 재료의 기계적 특성이 크게 영향을 받습니다. 그러나 필러 함량이 특정 값으로 증가하면 필러 간의 상호 작용이 시스템에서 네트워크-또는 체인-과 같은 열 전도성 네트워크를 형성합니다. 열전도율은 이 네트워크의 방향이 열 흐름 방향과 일치할 때 최적입니다. 따라서 열전도성 필러의 양에는 임계값이 있습니다.

5. 필러와 매트릭스 재료의 결합 특성 필러와 매트릭스 사이의 결합 정도가 높을수록 열전도율이 좋아집니다. 적절한 커플링제를 사용하여 필러 표면을 처리하면 열전도율을 10~20%까지 높일 수 있습니다.