Khi mô-đun nguồn quá nóng ở giao diện gắn khuôn, chế độ thất bại hiếm khi là bản thân vật hàn - đó là ngăn xếp chịu nhiệt bên dưới nó. Vật liệu giao diện nhiệt (Tims) chứa đầy các hạt cấp thấp hoặc cấp thấp tạo ra ranh giới tán xạ phonon làm tăng nhiệt độ tiếp giáp lên 8–15 °C, tăng tốc quá trình di chuyển bằng điện và giảm thời gian trung bình giữa các lần thất bại xuống một mức độ lớn. Lựa chọn chất làm đầy phù hợp không phải là một quyết định mang tính thẩm mỹ; đó là một quyết định kỹ thuật đáng tin cậy với những hậu quả trực tiếp về chi phí ở quy mô lớn.

Tại sao cacbua silic xanh lại vượt trội hơn các chất độn TIM thông thường

Hầu hết các TIM thương mại đều dựa vào alumina, oxit kẽm, hoặc nhôm nitrit làm chất độn dẫn nhiệt. Mỗi cái đều có sự đánh đổi về chi phí, khả năng tương thích, hoặc độ dẫn trần. Cacbua silic xanh (GSiC) bột vi mô chiếm một mức hiệu suất riêng biệt: độ dẫn nhiệt lớn 120–150 W/m·K (so với 20–30 W/m·K đối với alumina), độ dẫn điện gần bằng 0 ở dạng thụ động, và độ cứng Mohs của 9.5 chống lại sự biến dạng của hạt trong chu kỳ nén.

Độ tinh khiết tinh thể của GSiC - thường ≥99,0% SiC với mức tạp chất nitơ và boron dưới đây 200 ppm - hạn chế sự tán xạ khuyết tật mạng có thể làm suy giảm sự truyền nhiệt ở cấp độ hạt. Hiểu biết về quy trình sản xuất cacbua silic làm rõ lý do tại sao vật liệu cấp xanh, được tổng hợp ở độ tinh khiết cao hơn SiC đen, luôn cung cấp các đường dẫn tự do trung bình của phonon vượt trội trong các ma trận phụ dày đặc.

Phân bố kích thước hạt: Các kỹ sư biến đổi thường không xác định rõ ràng nhất

Độ dẫn nhiệt trong hỗn hợp polymer được lấp đầy không phải là hàm tuyến tính của tải chất độn. Nó phụ thuộc rất nhiều vào sự phân bố kích thước hạt (PSD), bởi vì PSD đa phương thức cho phép các hạt nhỏ dồn vào các khoảng trống giữa các hạt lớn hơn, tăng tỷ lệ thể tích chất độn hiệu quả mà không tăng độ nhớt tương ứng. Đối với TIM chứa đầy GSiC, hỗn hợp hai kim loại kết hợp D50 có kích thước 10–15 µm với quần thể thứ cấp ở mức 1–3 µm luôn đạt được mật độ đóng gói trên 68% - một ngưỡng nơi mạng lưới thẩm thấu để vận chuyển phonon trở nên liên tục.

Bột mịn đơn phương thức ở D50 ≤ 5 µm tối đa hóa diện tích bề mặt nhưng tạo ra bột nhão có độ nhớt cao khó phân phối ở độ dày đường liên kết (50–150 µm) yêu cầu trong bao bì điện tử công suất. Ngược lại, bột chỉ thô trên D50 30 µm gây ra sự không phù hợp về độ nhám bề mặt tại bề mặt tiếp xúc của chất nền. Chỉ định tỷ lệ D10/D90 chặt chẽ - tốt nhất là D90/D10 ≤ 5 đối với phân số chính - cũng quan trọng như việc chỉ định đường kính trung bình.

So sánh hiệu suất: GSiC so với chất độn TIM thông thường

Bảng dưới đây so sánh các thông số vật liệu chính của chất độn được sử dụng trong công thức TIM hiệu suất cao. Giá trị đại diện cho thuộc tính vật liệu số lượng lớn; độ dẫn tổng hợp phụ thuộc vào phần tải, ma trận, và điện trở giao diện.

Trần dẫn điện của GSiC giảm xuống dưới AlN với số lượng lớn, nhưng với giá mỗi kg tương đương, GSiC thường mang lại hiệu suất nhiệt gấp 2–3 × của alumina với mức giá chỉ bằng một phần của AlN. Các mật độ cacbua silic (3.21 g / cm³) cũng quan trọng đối với các ứng dụng hàng không vũ trụ và xe điện nhạy cảm với trọng lượng, trong đó giảm thiểu khối lượng TIM mà không làm giảm độ dẫn điện là một hạn chế thiết kế thực sự.

Yêu cầu xử lý bề mặt để tương thích với ma trận polymer

Các hạt GSiC chưa được xử lý mang lớp bề mặt SiO₂ tự nhiên - thường dày 2–5nm - giúp cải thiện khả năng cách điện nhưng tạo ra sự không khớp cực/không phân cực với ma trận silicone và epoxy. Không cần xử lý tác nhân ghép nối, độ bám dính ở giao diện ma trận hạt yếu, dẫn đến sự phân tách dưới chu trình nhiệt (−40 °C đến 150 °C, JEDEC JESD22-A104) và sự gia tăng đo được về điện trở nhiệt bề mặt.

Các chất liên kết silane - cụ thể là aminopropyltriethoxysilane (THÍCH HỢP) hoặc glycidoxypropyltrimethoxysilan (GPTMS) - áp dụng ở mức 0,5–1,5% trọng lượng so với khối lượng chất độn tạo ra những cải thiện có thể đo lường được về cả cường độ bám dính và độ dẫn nhiệt của hỗn hợp. Vật liệu tổng hợp GSiC đã được xử lý tại 60 tải% thể tích trong ma trận silicon đã chứng minh giá trị độ dẫn lớn là 4,5–6,0 W/m·K, so với 2,8–3,5 W/m·K đối với các chất tương đương chưa được xử lý ở cùng mức tải.

Danh sách kiểm tra thông số kỹ thuật quan trọng để mua sắm GSiC cấp TIM

Các kỹ sư ban hành thông số kỹ thuật mua bột vi mô GSiC dành cho sản xuất TIM phải yêu cầu tài liệu về các thông số sau từ bất kỳ nhà cung cấp nào:

• Độ tinh khiết hóa học: Hàm lượng SiC ≥99,0%; silicon tự do 0,1%; carbon tự do 0,3%; tổng tạp chất kim loại (Fe, Al, Ca) 500 trang/phút theo ICP-OES
• phân bố kích thước hạt: D10, D50, Giá trị D90 trên mỗi ISO 13320 (nhiễu xạ laser); tỷ lệ quá khổ tối đa trên D90 + 20% phải là .10,1%
• Hình thái học: Xác nhận SEM của các hạt dưới góc đến góc; tránh các hình dạng chiếm ưu thế của tiểu cầu làm tăng tính bất đẳng hướng trong các lớp TIM được phân tán
• Hóa học bề mặt: diện tích bề mặt BET (m2/g) và hàm lượng oxit bề mặt; chỉ định xem có cần phải silan hóa trước hay không hoặc được cung cấp chưa qua xử lý để ghép nối trong nhà
• Tính nhất quán giữa các lô: Hệ số biến thiên PSD 5% giữa các lô sản xuất; quan trọng đối với dây chuyền phân phối tự động nơi độ nhớt phải nằm trong khoảng ±10% mục tiêu
• Độ ẩm: .10,1% trọng lượng khi giao hàng; độ ẩm quá mức gây ra hiện tượng trống trong quá trình xử lý TIM và làm giảm hiệu suất điện môi lâu dài. Thích hợp điều kiện bảo quản cho cacbua silic phải được duy trì thông qua chuỗi cung ứng.

Chiến lược nạp công thức và mục tiêu dẫn nhiệt

Đạt được TIM tổng hợp với độ dẫn điện lớn ở trên 3 W/m·K yêu cầu tỷ lệ thể tích chất độn vượt quá 50 vol% - mức yêu cầu quản lý lưu biến cẩn thận để duy trì khả năng in hoặc phân phối. Hỗn hợp GSiC lưỡng kim (10–15 µm sơ cấp, 1–3 µm thứ cấp ở mức a 70:30 tỷ lệ trọng lượng) cho phép các công thức đạt tải lượng 58–62% thể tích với độ nhớt dưới 50 Pa·s với tốc độ cắt là 10 s⁻¹, tương thích với thiết bị phân phối kim và in stencil.

Đối với TIM thay đổi pha và chất lấp đầy khoảng trống trong đó cần phải tuân thủ ở áp suất thấp, Tải GSiC thường được giới hạn ở mức 40–50 thể tích để duy trì tính linh hoạt cơ học. Trong các công thức này, GSiC được xử lý bề mặt với PSD hẹp hơn (D90/D10 ≤ 3) được ưu tiên vì nó làm giảm nguy cơ kết tụ trong quá trình trộn và cải thiện độ đồng đều của đường liên kết. Các nhà thiết kế làm việc với cacbua silic pha β so với pha α cần lưu ý rằng hầu hết các loại bột vi mô cấp TIM chủ yếu là pha α (6Đa hình H hoặc 4H), thể hiện tính dị hướng cao hơn một chút ở cấp độ tinh thể nhưng hoạt động tương đương trong ma trận hỗn hợp đẳng hướng.

Giới thiệu về chất mài mòn cao cấp Hà Nam (HSA)

Chất mài mòn cao cấp Hà Nam (HSA) là nhà cung cấp vật liệu gốm tiên tiến và mài mòn hiệu suất cao toàn cầu có trụ sở tại Trung Quốc cho các ứng dụng công nghiệp trên toàn thế giới. Dòng sản phẩm cốt lõi của chúng tôi bao gồm cacbua silic đen, cacbua silic xanh, cacbua silic cấp điện tử (SiC), alumin nung chảy trắng, alumin nung chảy nâu, cacbua boron, aluminat canxi nung chảy, và chất mài mòn SG.

Phục vụ khách hàng tại 30+ các nước, HSA cung cấp vật liệu đáng tin cậy cho vật liệu mài mòn, vật liệu chịu lửa, gốm sứ kỹ thuật, ứng dụng bán dẫn, đánh bóng chính xác, phun cát, luyện kim, và vật liệu xây dựng hiệu suất cao.

Nhận báo giá hoặc mẫu miễn phí

Tìm kiếm nhà cung cấp đáng tin cậy các vật liệu gốm sứ cao cấp và mài mòn cao cấp? Hãy liên hệ với nhóm kỹ thuật của chúng tôi ngay hôm nay — chúng tôi sẽ phản hồi trong vòng 24 giờ và có thể sắp xếp các mẫu miễn phí cho các dự án đủ điều kiện.

• 📧 E-mail: sales@superior-abrasives.com
• 💬 WhatsApp: +86-186-3863-8803