导热硅胶包括室温硫化的和高温硫化的,其主要用于电子、电器、仪表等行业的弹性粘结、散热、绝缘及密封等(它能够提供系统所需的高弹性和耐热性,又可将系统的热量迅速传递出去)。通常,高温硫化的导热硅胶的导热性能要高于室温硫化的,高温硫化导热硅胶主要以片的形式应用,作为垫片或者散热片;室温硫化导热硅胶主要用于电子、家电等行业需要散热部件的粘结和封装等。
导热硅胶的分类
室温硫化导热硅胶:主要用于电子、家电等行业的散热部件的粘结和封装等。其特点是固化速度适中,操作方便,不需要高温设备即可完成固化。
高温硫化导热硅胶:通常以片材形式应用,作为垫片或者散热片使用。其导热性能一般优于室温硫化导热硅胶,适用于需要较高导热效率的场合。
导热硅胶的组成与性能
导热硅胶基体通常为硅橡胶,天然导热率较低(约0.2W/(mK)),通过添加高性能导热填料可以显著提高其导热性能。常用的填料包括:
金属类填料:如铝(Al)、铜(Cu)、氧化镁(MgO)、氮化铝(AlN)、氮化硼(BN)。
非金属类填料:如碳化硅(SiC)、石墨、炭黑等。
填料的选择、比例、分布以及加工工艺等因素综合决定了最终材料的导热性能。
有机硅导热胶的导热机理
根据物质内部传导热能的载体不同,物质导热机制可以分为:①电子导热;②声子导热;③光子导热;④分子导热。分别对应的导热载体依次为电子、声子、光子,以及分子。与金属和无机非金属材料不同,由于大多数聚合物均是饱和体系,因而没有自由电子存在,同时,聚合物中各分子运动相对较困难,因而,其导热主要是通过晶格的振动,故声子是聚合物主要的导热载体;然而,由于聚合物链的不规则缠结,致使其结晶度较低,故而存在很大的非结晶部分。
由于目前常用的众多高分子聚合物材料(如聚氯乙烯、纤维素、聚酯等),均属于晶态或非晶态的材料,其完整的分子链,不能完全自由的运动,只能发生原子、基团(或链节)的振动。因此,聚合物的导热性能总体上不理想。目前对导热高分子复合材料的制备原理主要是,通过填料之间的声子导热来实现热传导的方式,这一过程通常是将导热填料加入到基体中而实现。
导热硅胶的固化类型
1、双组份导热硅胶:
加成型:深层灌封时固化过程中不产生低分子物质,收缩率极低,对元件或灌封腔体壁附着力好。
缩合型:固化时收缩率较高,对腔体元器件的附着力较低。
2、单组份导热硅胶:
缩合型:对基材附着力好,适合浅层灌封,需要低温保存并需加温固化。
加成型:适合需要低温保存的应用场合。
有机硅导热胶的应用
有机硅导热胶由于其出色的导热,散热,绝缘、耐热及抗化学侵蚀、耐气候、粘合力强等因素特别符合用于电源行业。电源行业的范畴很大,因为有电的产品都存在电源供应的问题,因为不同的产品要求电压,电流各不相同。早年的稳固就是用氯丁胶(黄胶)来固定,但黄胶是通过溶剂挥发后固化,这样导致VOC(VOC是挥发性有机化合物的英文简称,通常所说的乳胶漆中对人体有害的化学物质)奇高对环境影响很大,耐温度很低,并且时间久了会自动失去粘接性,而有机硅导热硅胶及有机硅导热灌封胶根本就不存在这些问题。
总结
导热硅胶因其优异的综合性能在电源行业得到广泛应用。相比早期使用的氯丁胶(黄胶),导热硅胶具有更好的耐温、环保和长期粘接性,是现代电子电器设备中的理想选择。