Trong những năm gần đây, nguy cơ nhiệt độ tăng quá cao dẫn đến giảm hiệu năng sử dụng, thậm chí gây cháy nổ của các thiết bị điện tử đang trở nên rất báo động. Quản trị nhiệt là điều cần thiết để duy trì hoạt động của các thiết bị điện tử trong giới hạn quy định của chúng. Hiện nay, cuộc tranh luận về vật liệu tản nhiệt (TIM) chứa silicone hay không chứa silicone đang rất được chú ý. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ phân tích các đặc tính, ưu điểm và nhược điểm của cả hai loại vật liệu tản nhiệt bằng silicone và không silicone để làm cơ sở trước khi đưa ra quyết định khi lựa chọn vật liệu tản nhiệt cho ngành sản xuất của mình.
1/ Vật liệu tản nhiệt (TIMs)
Để đạt hiệu suất tối ưu và độ tin cậy cao hơn của thiết bị, việc tản nhiệt một cách hiệu quả từ thiết bị trong quá trình hoạt động rất quan trọng. Đó là lý do tại sao vật liệu tản nhiệt (TIMs) ra đời. TIM đóng vai trò quan trọng trong các thiết bị điện tử để tăng cường chuyển nhiệt giữa các bề mặt tiếp xúc. Hiện nay, có rất nhiều loại TIM trên thị trường. Một yếu tố quan trọng trong việc cân nhắc lựa chọn TIM phù hợp là thành phần của vật liệu phụ thuộc vào ứng dụng và độ dẫn nhiệt mong muốn. Khi các kĩ thuật công nghệ và vật liệu hiện đại được tạo ra, công thức và thành phần chính xác của các loại vật liệu tản nhiệt cũng có thể thay đổi theo thời gian.
Để hiểu thêm về cách chọn các vật liệu giao diện nhiệt (TIMs) phù hợp để tăng cường hiệu suất của PCB, bạn có thể tham khảo bài viết này: Vật liệu tản nhiệt bề mặt TIMs và hiệu quả tản nhiệt cho PCB
2/ Vật liệu tản nhiệt chứa Silicone và không chứa Sillicone
2.1. Vật liệu tản nhiệt chứa Silicone
Các TIMs chứa Silicone được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử. Silicone là một loại vật liệu tổng hợp dựa trên một lớp gốc siloxane polymer chứa silic và các nguyên tử oxy được gắn vào các nguyên tử silic. Nó được phân loại thành elastomers, chất lỏng hoặc nhựa tùy thuộc vào phạm vi liên kết chéo. Nhựa Silicone là cấu trúc liên kết chéo cao, và ở nhiệt độ phòng chúng có thể là chất lỏng hoặc chất rắn.
- Ưu điểm
-
- Tính dẫn nhiệt cao: Tản nhiệt chủ yếu xảy ra thông qua sự rung động của các nguyên tử gọi là phonons. Trong khi polymer cơ bản trong TIMs silicone là một chuỗi siloxane có các liên kết Si-O mạnh, do đó chúng truyền chuyển động này một cách hiệu quả theo chuỗi, cho phép dẫn nhiệt hiệu quả. Đó là lý do tại sao TIMs dựa trên Silicone cung cấp dẫn nhiệt cao hơn so với một số lựa chọn không dựa trên Silicone.
- Dải nhiệt độ rộng: Polyme Silicone sở hữu các liên kết silicon-oxy (Si-O) mạnh. Những liên kết này rất chịu đựng không bị phá vỡ ở cả nhiệt độ cao và thấp, cho phép vật liệu duy trì cấu trúc và chức năng của mình trên một phạm vi rộng.
- Nén tốt: Lớp gốc siloxane có các nhóm hữu cơ gắn vào các nguyên tử silic có liên kết yếu hơn so với các liên kết Si-O mạnh, do đó chúng cung cấp một số độ linh hoạt cho cấu trúc. Do đó, cấu trúc gốc silicone có thể uốn cong và linh hoạt để nén vào các khe nhỏ, thậm chí là các bề mặt và sự biến thiên kích thước lớn. Điều này đảm bảo tiếp xúc nhiệt tối ưu và tăng khả năng tản nhiệt.
Prostech cung cấp một loạt các TIM dựa trên Silicone mang lại dẫn nhiệt cao giúp tăng cường chuyển nhiệt, giúp kéo dài vòng đời sản phẩm. Hãy liên hệ với chúng tôi để nhận thông tin quý báu và tư vấn từ các chuyên gia có kinh nghiệm của chúng tôi.
- Nhược điểm
-
- Hiện tượng thoát khí: Hiện tượng này là sự phát ra của các khí bay hơi khi TIM dựa trên silicone được tiếp xúc với nhiệt độ cao và/hoặc áp suất không khí thấp. Điều này có thể là một vấn đề lớn trong các ứng dụng điện tử nhạy cảm, các thành phần quang học, đặc biệt là các ứng dụng hàng không vũ trụ nơi khí tự giải phóng được tăng tốc do áp suất giảm và cũng có thể gây ra các vấn đề trong các gói chất đóng kín.
- Dẫn điện: Mặc dù được coi là chất cách điện ở nhiệt độ phòng, một số TIM dựa trên silicone có thể trở nên dẫn điện một cách nhẹ ở nhiệt độ cao vì electron silic có thể thoát ra khỏi liên kết cộng hóa trị silic. Dẫn điện được kích hoạt bởi sự di chuyển của chúng qua lưới tinh thể. Do đó, cần phải cẩn thận để tránh ngắn mạch khi sử dụng trong các ứng dụng có kết nối điện tiếp xúc hoặc mạch nhạy cảm.
- Tràn ra: Hầu hết các TIM chứa silicone không phải là silicone tinh khiết; chúng chứa dầu silicone là thành phần cơ bản. Dưới áp lực từ lực kẹp giữ tản nhiệt, dầu silicone trong TIM có thể bị ép ra khỏi khe hở giao diện. Điều này làm giảm lượng vật liệu TIM tiếp xúc với cả thành phần và tản nhiệt, làm chậm quá trình truyền nhiệt hiệu quả.
Mỗi loại vật liệu đều có những hạn chế riêng, phụ thuộc vào môi trowngf sử dụng mà chúng ta sẽ có những lựa chọn vật liệu phù hợp. Nhược điểm của các loại vật liệu tản nhiệt chứa silicone không hả là một vấn đề, vì Prostech luôn đề xuất những giải pháp đáp ứng những yêu cầu sản xuất của bạn!
2.2. Vật liệu tản nhiệt không chứa Silicone
Vật liệu tản nhiệt không chứa silicone là công thức không chứa hợp chất silicone. Thay vào đó, chúng thường được dựa trên các polymer không chứa silicone, như acrylics, polyimides, hoặc ceramics…
Vật liệu tản nhiệt không chứa silicone đang trở thành lựa chọn mới cho các ngành công nghiệp về các thiết bị nhạy cảm với silicone trong nhiều ứng dụng, như thiết bị quang học, y tế và cảm biến, là phương pháp thay thế hiệu quả cho các nhà sản xuất sử dụng vật liệu dựa trên silicone.
- Ưu điểm
-
- Ít khí thoát ra: TIM không chứa silicone không được tạo ra bằng các polymer silicone. Kết quả là, chúng không có cấu trúc hóa học giống với siloxanes có trọng lượng phân tử thấp gắn vào phần cốt trung tâm. Đó là lý do tại sao TIM không chứa silicone không thải ra nhiều khí, giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm hoặc suy giảm của các thành phần gần kề.
- Cách điện: Một số vật liệu được sử dụng trong TIM không chứa silicone tự nhiên có tính chất cách điện tốt, ngay cả ở nhiệt độ cao. Thường chúng có ít đường dẫn dẫn điện trong vật liệu. Điều này giảm nguy cơ rò rỉ dòng điện ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng không phải tất cả các loại TIM không chứa silicone đều được tạo ra bằng cách cách điện ở nhiệt độ cao tốt.
Prostech cung cấp một loạt đầy đủ các loại TIM không chứa silicone đặc biệt thân thiện với môi trường và mang lại khả năng cách điện tốt cho ứng dụng của bạn. Liên hệ với chúng tôi để thảo luận và nhận tư vấn từ các chuyên gia có kinh nghiệm của chúng tôi.
Sản phẩm TIMs không chứa silicone
- Nhược điểm
-
- Độ nén thấp: Nhiều loại TIM không chứa silicone sử dụng các vật liệu tự nhiên cứng hơn hoặc ít linh hoạt hơn so với polymer silicone được sử dụng trong TIM dựa trên silicone nên chúng có thể ít dễ nén hơn, điều này làm cho việc đạt được tiếp xúc bề mặt tối ưu và loại bỏ khoảng trống không khí giữa nguồn nhiệt và tản nhiệt trở nên khó khăn.
- Trở nên cứng sau khi tiếp xúc với nhiệt độ lâu dài (elastomer): Sau khi tiếp xúc với nhiệt độ lâu dài, phản ứng liên kết chéo sẽ xảy ra ở nhiệt độ cao. Phản ứng liên kết chéo sẽ làm cho phần elastomer trở nên cứng. Phản ứng liên kết chéo xảy ra do radicals tự do được tạo ra bởi nhiệt độ. Vì lí do này, sau quá trình lão hóa nhiệt, TIM không chứa silicone dạng elastomer sẽ cho thấy hành vi giống như bảo vật, điều này sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất và độ tin cậy của thiết bị.
3/ Kết luận
Tìm hiểu những đặc tính của vật liệu giao diện nhiệt trong các ứng dụng điện tử là cần thiết để đảm bảo việc sử dụng phù hợp với sản phẩm vì các loại TIM dựa trên silicone có các tính chất nhiệt và cơ học tốt hơn ở nhiệt độ cao so với các loại TIM không chứa silicone. Mặt khác, đối với các ứng dụng nơi cách điện là vấn đề chính, vật liệu dielectric thấp như TIM không chứa silicone là một lựa chọn tốt hơn để nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của các thiết bị đó. Hoặc đối với các thiết bị nhạy cảm với silicone, nên sử dụng TIM không chứa silicone…
Khi chọn vật liệu tản nhiệt, việc cân nhắc các nhược điểm này so với ưu điểm của nó là rất quan trọng. Prostech cung cấp các giải pháp toàn diện cho cả hai loại TIM chứa silicone và không chứa silicone phù hợp cho từng ứng dụng của bạn.
—————————————–
Để biết thêm được nhiều thông tin, vui lòng liên hệ với các chuyên gia của Prostech: