
在電子應用中,含硅化學品被廣泛用于各種配方,包括包封劑、密封劑、填料、灌封和導熱材料等。硅所具備的諸多優異特性,使其成為電子產品的理想化學平臺。包括:
› 抗機械沖擊、電擊和振動的穩定性
› 應對極端環境條件的能力
› 高伸長率帶來的柔韌性
› 極高的溫度耐受性,在-65°C 至 200°C 以上的溫度范圍內保持耐用性
› 高耐用性
› 耐化學品、油和水
› 低毒性、高純度和良好的電氣性能
從汽車到航空航天,再到消費品和工業環境,電子設備面臨著嚴峻的挑戰,這使得硅的獨特屬性非常理想。
隨著這些應用變得越來越強大、功能越來越多、越來越復雜,它們的可靠性能和壽命也在很大程度上取決于它們的散熱能力。
由于其熱穩定性,硅特別適用于導熱界面材料。硅不僅能應對極端的環境和功能溫度,還能提供出色的導熱性,將熱量從部件上帶走,防止溫度過高引發故障。此外,硅還具有良好的電氣、絕緣和阻燃性能,這在許多情況下是至關重要的。
對于大功率和高溫應用,出色的散熱能力是絕對必要的,含硅導熱界面材料具備優異的熱穩定性、能夠使固化過程中的放熱熱量上升達到最小化,并具有良好的熱膨脹系數(CTE)。
如上所述,基于硅的諸多優異特性,導熱界面材料中為何不盡可能多地使用硅呢?
只要可行,大多數研發人員和導熱界面材料配方設計師可能會推薦使用具備諸多優異特性的硅。
然而,也存在一些例外情況。比如在某些制造環境中使用硅可能會出現問題。硅的主要問題與硅釋氣或硅揮發物的釋放有關。發生這種情況時,硅釋氣有三種不同的失效模式:

這些問題強調了在選擇導熱界面材料時考慮終端產品最終應用的重要性。舉個例子來說,一個集成了導熱界面材料的自動化機器人,可能被指定用于汽車車身零件工廠。在這種情況下,機器人制造商可能希望使用具有低揮發性或不含硅的導熱界面材料。
然而,所有的聚合物(不論是否含硅),都會產生一定程度的釋氣現象,重要的是要將特定應用的風險降至最低。
憑借多年的配方專業知識,漢高的研發人員成功開發出可減輕硅釋氣或硅遷移問題的導熱界面材料。具有低揮發物含量的工程導熱界面材料通常可以解決這些問題,盡管不含硅的產品也是漢高產品組合的一部分。
雖然硅沒有“現成”的替代品,但強大的替代化學品已被用于開發不含硅的導熱墊片、液態填隙材料和相變化材料(PCM),以及印制電路板保護材料,包括灌封材料、密封材料和包封膠。
漢高大多數不含硅的導熱界面材料都是基于聚氨酯的,雖然它們可能提供相似的導熱性,但其他特性可能與含硅產品有顯著差異,因此應進行特定應用評估。
漢高具有廣泛基于硅及不含硅的導熱界面材料產品系列,從而滿足更多客戶的應用需求。
小知識
導熱界面材料中更高的填料負荷減少了硅的用量,并降低了遷移傾向。高填料負荷通常與高導熱率相關,因此可以實現兩個目標。
液態硅遷移
表現為從材料中漏出油。雖然這在外觀上并不理想,但通常不會影響材料的性能或造成任何污染。

Shelby Shevik 于 2022 年初加入漢高,擁有伯米吉州立大學( Bemidji State University)生物學學士學位,輔修化學。她是漢高膠粘劑技術業務部負責電力和工業自動化領域導熱材料的首席應用工程師之一。
從導熱材料到含氟聚合物,再到熱熔膠和結構膠,她在材料解決方案方面擁有豐富的經驗。Shelby 長期服務于工業和汽車市場的客戶,熱衷于解決棘手問題和推動最適合市場需求的解決方案。
本文由漢高供稿,電子工程專輯對文中陳述、觀點保持中立