導熱硅膠包括室溫硫化的和高溫硫化的,其主要用于電子、電器、儀表等行業的彈性粘結、散熱、絕緣及密封等(它能夠提供系統所需的高彈性和耐熱性,又可將系統的熱量迅速傳遞出去)。通常,高溫硫化的導熱硅膠的導熱性能要高于室溫硫化的,高溫硫化導熱硅膠主要以片的形式應用,作為墊片或者散熱片;室溫硫化導熱硅膠主要用于電子、家電等行業需要散熱部件的粘結和封裝等。
導熱硅膠的分類
室溫硫化導熱硅膠:主要用于電子、家電等行業的散熱部件的粘結和封裝等。其特點是固化速度適中,操作方便,不需要高溫設備即可完成固化。
高溫硫化導熱硅膠:通常以片材形式應用,作為墊片或者散熱片使用。其導熱性能一般優于室溫硫化導熱硅膠,適用于需要較高導熱效率的場合。
導熱硅膠的組成與性能
導熱硅膠基體通常為硅橡膠,天然導熱率較低(約0.2W/(mK)),通過添加高性能導熱填料可以顯著提高其導熱性能。常用的填料包括:
金屬類填料:如鋁(Al)、銅(Cu)、氧化鎂(MgO)、氮化鋁(AlN)、氮化硼(BN)。
非金屬類填料:如碳化硅(SiC)、石墨、炭黑等。
填料的選擇、比例、分布以及加工工藝等因素綜合決定了最終材料的導熱性能。
有機硅導熱膠的導熱機理
根據物質內部傳導熱能的載體不同,物質導熱機制可以分為:①電子導熱;②聲子導熱;③光子導熱;④分子導熱。分別對應的導熱載體依次為電子、聲子、光子,以及分子。與金屬和無機非金屬材料不同,由于大多數聚合物均是飽和體系,因而沒有自由電子存在,同時,聚合物中各分子運動相對較困難,因而,其導熱主要是通過晶格的振動,故聲子是聚合物主要的導熱載體;然而,由于聚合物鏈的不規則纏結,致使其結晶度較低,故而存在很大的非結晶部分。
由于目前常用的眾多高分子聚合物材料(如聚氯乙烯、纖維素、聚酯等),均屬于晶態或非晶態的材料,其完整的分子鏈,不能完全自由的運動,只能發生原子、基團(或鏈節)的振動。因此,聚合物的導熱性能總體上不理想。目前對導熱高分子復合材料的制備原理主要是,通過填料之間的聲子導熱來實現熱傳導的方式,這一過程通常是將導熱填料加入到基體中而實現。
導熱硅膠的固化類型
1、雙組份導熱硅膠:
加成型:深層灌封時固化過程中不產生低分子物質,收縮率極低,對元件或灌封腔體壁附著力好。
縮合型:固化時收縮率較高,對腔體元器件的附著力較低。
2、單組份導熱硅膠:
縮合型:對基材附著力好,適合淺層灌封,需要低溫保存并需加溫固化。
加成型:適合需要低溫保存的應用場合。
有機硅導熱膠的應用
有機硅導熱膠由于其出色的導熱,散熱,絕緣、耐熱及抗化學侵蝕、耐氣候、粘合力強等因素特別符合用于電源行業。電源行業的范疇很大,因為有電的產品都存在電源供應的問題,因為不同的產品要求電壓,電流各不相同。早年的穩固就是用氯丁膠(黃膠)來固定,但黃膠是通過溶劑揮發后固化,這樣導致VOC(VOC是揮發性有機化合物的英文簡稱,通常所說的乳膠漆中對人體有害的化學物質)奇高對環境影響很大,耐溫度很低,并且時間久了會自動失去粘接性,而有機硅導熱硅膠及有機硅導熱灌封膠根本就不存在這些問題。
總結
導熱硅膠因其優異的綜合性能在電源行業得到廣泛應用。相比早期使用的氯丁膠(黃膠),導熱硅膠具有更好的耐溫、環保和長期粘接性,是現代電子電器設備中的理想選擇。