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可点胶热界面(Dispensable TIM)材料
可点胶TIM可用于多种类型的应用:thin bond line (导热硅脂,可点胶导热相变材料PCM) 和 gap filler (导热凝胶)。
可点胶TIM可能看起来都一样,但它们的用途和要求各不相同,导热硅脂和导热凝胶不可互换。
与任何TIM一样,重要的是要了解您是否需要一种材料来尽可能的降低两个接触界面之间的接触电阻,或者您是否需要一些东西来填补间隙。
Thin Bond Line应用要求
•设计用于压缩成尽可能薄的厚度
•热阻和导热率是性能的指标,但更重要的是bond line的厚度
•接口和润滑脂被夹紧(弹簧,螺钉,夹子等)
•保持机械稳定性 - 不会流出或泵出
Gap Filler的应用要求
•旨在通过高导热性提供低热阻
•符合要求,以吸收间隙尺寸的变化
•机械稳定 - 不会流出或泵出
适用于Thin Bond Line应用的材料种类及研发趋势
•Thermal Grease导热硅脂-早期的导热硅脂具有低的bond line 厚度,从而实现低热阻,但由于采用小分子有机硅材料作为基体,使得该类材料在长期实际应用中会出现变干变硬,硅油溢出等问题。随着近几年研发人员的不断探索创新,越来越高的导热率 (6-8W/m·K)、低热阻(0.06℃/W)、低bond line厚度(25µm)同时兼具优良可靠性的导热硅脂被开发出来并能够稳定供应。该类材料的研发难点与趋势即为以上谈及的四点如何兼顾。
•PCM导热相变TIM-PCM一直是导热硅脂在高端应用中遇到的最强劲的竞争对手,基于PCM方便的应用可操作性(片状的易于人工贴片,可涂布的可如导热硅脂一般进行钢网印刷,也可点胶工艺施工)同时兼具卓越的长期可靠性,PCM不会在实际应用中出现硅脂常见的变干变硬问题。目前市场上,PCM的性能也在逐步提升,量产的能够 稳定供应的PCM的最高导热系数可以达到8W/m·K、低热阻(0.04℃/W)同时兼顾低的bond line厚度25µm)。10W/m·K、更低热阻的PCM各大公司也在同步研发中,该类材料最大的挑战是如何在保证低bond line厚度不变的条件下实现高导热率低热阻及更高的可靠性。
•Silicone free非硅的导热硅脂-基于硅油的小分子会对某些电子器件造成一些损害,所以近几年,越来越多的应用需求非硅的导热硅脂。
适用于Gap Filler的应用材料种类 (有机硅及非硅)及发展趋势
•Pre-cure thermal gel单组分预固化导热凝胶,目前市场上单组分预固化绝缘导热凝胶的导热系数市场最高已经做到12W/m·K及以上。研发的挑战是如何兼顾高导热系数,稳定的高速点胶速率以及凝胶类产品的长期可靠性。
•Curable thermal gel 单组分后固化导热凝胶,近几年由于光通信的高速发展,越来越多的应用要求非常低甚至无小分子硅油挥发的导热间隙材料,所以导热凝胶的发展方向转向后固化单组分,这样在实际应用中,导热凝胶发生交联反应形成高分子聚合物,兼顾了高流速的点胶工艺及低挥发低渗油的应用要求。该类材料的技术挑战在于,如何兼顾低温储存最好是可室温储存最少半年以上的生命周期及长期储存后保持稳定的点胶速率。该类材料的技术方向多采用潜伏催化剂,但是市场上能稳定供应潜伏催化剂的厂家寥寥无几。目前市场上能够稳定供应的单组分可固化导热凝胶的导热系数可以达到6-8W/m·K。
•2-component thermal gel 双组分导热凝胶,由于单组分后固化导热凝胶的储存及应用受到很多限制,尤其是对大体量应用场景如电动汽车电池包等,为了提高点胶效率,科研工作者为市场上提供了双组分导热凝胶,可以实现初始点胶速率是单组分凝胶的2-3倍,同时兼顾更好的长期可靠性。目前市场上能够稳定供应的双组份导热凝胶的导热系数可达12W/m·K.。14-16W/m·K的产品正在积极开发中。双组分导热凝胶的技术难点是如何兼顾高点胶速率及在生命周期内尽量不出现或降低油粉分离出现的概率。