اهمیت چسب های هدایت حرارتی در الکترونیک مدرن

از آنجا که دستگاه های الکترونیکی در هنگام به دست آوردن قدرت پردازش، مدیریت حرارتی موثر تبدیل به یک توجه مهم طراحی شده است. چسب های رسانای حرارتی (TCAs) به یک هدف دوگانه عمل می کنند: آنها اجزای پیوند را با هم پیوند می دهند، در حالی که تسهیل تخریب گرما از منابع حرارتی مانند پردازنده ها، تقویت کننده های برق و LED ها برای گرم کردن شاسی یا بدون انتقال حرارت کارآمد، قابلیت اطمینان از بین می رود، و مواد حرارتی معمول (تغییرات حرارتی).

خواص کلیدی که TCAs را ضروری می کند عبارتند از: هدایت حرارتی (معمولا 0.5-10 W / m ·K، با برخی از فرمول های پیشرفته به 15 W / m ·K یا بیشتر)، ضخامت خط پیوند پایین برای به حداقل رساندن مقاومت حرارتی، قدرت بالا دی الکتریک برای عایق الکتریکی، و قدرت چسبندگی کافی برای حفظ مشترک تحت یکپارچگی و استرس حرارتی.

پیشرفت های اخیر در TCA Technologies

در طول پنج سال گذشته، تلاش های R&D شرکت های TCAs را با محرک های حرارتی تقریبا دو برابر مواد معمولی تولید کرده اند.این پیشرفت ها ناشی از پیشرفت های تکنولوژی پرکننده، شیمی پلیمری و شیمی درمانی است که در زیر ما موثرترین پیشرفت ها را بررسی می کنیم.

نانو مواد - Enhanced پرکننده ها

ورق های بورون نیتید (BN) ، نانوذرات گرافن ، نانولوله های کربنی (CNTs) و آلومینا (Al2O3) در حال حاضر در بالاترین سطح TCAs های مطالعه استاندارد هستند ، هنگامی که در بارگیری بالا پراکنده می شوند ، این پرکننده ها شبکه های ادغام کننده را تشکیل می دهند که به طور چشمگیری جریان گرما را بهبود می بخشد.به عنوان مثال ، فیلرهای عمودی BN تراز BN یا می توانند از طریق چسب هدایت کننده های کوتاه تر (F) ، حتی به ضخامت 10 / g2F = D2 / g) استفاده کنند.

نوآوری های ماتریس پلیمری

انتخاب ماتریس پلیمر تعیین adhesion، انعطاف پذیری و قابلیت اطمینان [[ویرایش] NLAs های مبتنی بر سیلیکون برای محدوده دمای عملیاتی گسترده و خواص مکانیکی پایدار خود محبوب هستند.با این حال، سیستم های اکریلیک و اپوکسی در حال حاضر بخش های انعطاف پذیر را برای مقاومت در برابر ناسازگاری های با شدت بالا ترکیب می کنند: LT3 / {\displaystyle {\displaystyle \" و \"L\"F}

مکانیسم های اجرایی و سازگاری فرآیند

Ultra بنفش (UV)، رطوبت و سیستم های درمانی فعال حرارت به تولیدکنندگان اجازه می دهد جریان تولید را تنظیم کنند.TCAs قابل درمان سریع در تقاضا (ثانیه تحت UV)، تولید تجهیزات بالا از اجزای مانند ماژول های دوربین و سنسورها را فعال می کند.

کمبود و فرمول های غیر قابل جبران

به عنوان افزایش تراکم جزء، توانایی توزیع TCAs در خطوط ریز یا نقاط بدون رشته ضروری می شود، به تازگی چسب های کم مشاوره (<2000 mPa) را می توان بر روی پد های کوچک یا شکاف های باریک از طریق لوله های پنوماتیک یا کیسه های مادون قرمز تنظیم کرد.این مواد همچنین سطوح را بهتر می کنند، کاهش ضخامت پیوند به مقاومت حرارتی و کاهش مقاومت حرارتی.

محیط زیست و تنظیم مقررات

مقررات Stricter در ترکیبات آلی فرار (VOCs) و مواد خطرناک (RoHS، REACH) باعث توسعه فرمول های بدون حلال و کم VOC TCA شده است. جدید تکمر های مبتنی بر زیست محیطی و مواد پرکننده بازیافت شده برای کاهش ردپای کربن مورد بررسی قرار می گیرند. بسیاری از تولید کنندگان در حال حاضر گزینه های UL 94 امتیاز و halfree را ارائه می دهند.

برنامه های سراسر الکترونیک تولید

پیشرفته TCAs در تقریبا هر بخش از مونتاژ الکترونیک پذیرفته شده است.در زیر مهم ترین مناطق درخواست است.

مصرف کنندگان الکترونیک

در گوشی های هوشمند و تبلت، TCAs CPU / SoC را به سپر EMI یا اواسط فریم پیوند می دهد، در حالی که از اجزای حساس محافظت می کند، چسب های انعطاف پذیر نیز باتری را بدون نیاز به پیچ یا خم یا گیره های تاشو امن می کنند.

ماشین آلات خودرو و الکتریکی (EVs)

اینورترهای برق، شارژرهای داخل برد و سیستم های مدیریت باتری نیاز به چسب حرارتی دارند که مقاومت در نوسانات دمای گسترده (-40 °C به +150 °C) و ولتاژهای بالا را دارند. پرکننده های شکاف حرارتی (گاهی اوقات به نام پدهای غیر قابل شارژ) شکاف بزرگ بین سلول های باتری و صفحات خنک کننده را پر می کنند. DOW] مایعات سریع روغن را برای یک نمونه برق روغنی که مقاومت می کند.

بالا-Performance Computing and Data Centre

پردازنده ها، GPU ها و ماژول های حافظه در سرورهای تولید گرمای عظیم در هر منطقه واحد.TCAs جایگزین گریس حرارتی در برخی از رشته ها که در آن حفظ مکانیکی نیز مورد نیاز است. چسب های کم و مرطوب باعث کاهش استرس در بسته های بزرگ انسانی در طول دوچرخه سواری حرارتی می شود.

نورپردازی LED و ماژول های قدرت

LED های با قدرت بالا حساس به دمای اتصال هستند؛ بیش از حد خروجی نور و طول عمر را کاهش می دهد.TCAs نیاز به پیچ یا کلیپ ها را در حالی که ارائه مسیرهای حرارتی به بستر آلومینیوم.در ماژول های دو قطبی (IGBT) عایق بندی شده، جداسازی برق TCas پیوند به بستر سرامیک، اغلب در >10 ایزوله.

تجهیزات پزشکی و Wearables

الکترونیک پوشیدنی نیاز به چسب های انعطاف پذیر و سازگار با زیست که می تواند مقاومت در برابر عرق و حرکت سازگار با Bio-STDTCAs در حال حاضر در سنسورهای تماس پوست و دستگاه های ایمپلنت استفاده می شود.

چالش ها و مسیرهای آینده

علی رغم پیشرفت چشمگیر، چندین مانع قبل از TCAs باقی مانده است که می تواند به طور کامل TIM های سنتی و فروخته شده را جایگزین کند.

قابلیت اطمینان در استرس زیست محیطی

قرار گرفتن طولانی مدت در معرض گرما، رطوبت و دوچرخه سواری حرارتی می تواند پیوند چسب و شبکه پرکننده را کاهش دهد، افزایش مقاومت حرارتی در طول زمان، سرعت تست های پیری (IEEE مطالعه در قابلیت اطمینان TCA) نشان می دهد که تبخیر پرکننده و خزیدن پلیمر حالت های شکست اولیه هستند.

هزینه و مقیاس پذیری

نانوکارهای با کیفیت بالا مانند BN یا گرافن گران هستند. فرایندهای تولیدی که فیلرها را در طول عدم اضافه کردن پیچیدگی هماهنگ می کنند، با این حال، به عنوان افزایش حجم تولید و بهبود بازیافت، هزینه ها کاهش می یابد.

چالش های ادغام فرآیند

بسیاری از خطوط مونتاژ برای گردش مجدد فروش یا دفع کننده حرارتی گریس بهینه سازی شده اند که تغییر در روند چسب ممکن است زمان های طولانی تر، وسایل اضافی یا تمیز کردن دقیق را نیاز داشته باشد. چسب های کم دما، چسب های سریع و سریع که می توانند در خطوط انتخاب و محل یکپارچه شوند، یک منطقه تمرکز هستند.

مسیر های تحقیقاتی آینده

در ادامه، چندین روند نسل بعدی شرکت های TCAs را شکل می دهد.[۱۰][۳][۳][۳][۳][۱] که برای پیش بینی مورفولوژی های پرکننده و ترکیبات پلیمری بهینه استفاده می شود، کاهش اهداف پلیمری تجربی (FLT:2) در حالی که چسب های تعمیر شده توسط یک (FLT:2) را ترجیح می دهد.[۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳]

نتیجه گیری

چسب های رسانا از محصولات طاقچه به فعال کننده های ضروری مونتاژ الکترونیک مدرن تکامل یافته اند.با محرک های حرارتی در حال حاضر بیش از 10 W / m ·K، عایق الکتریکی قوی و گزینه های درمانی متنوع، آنها چالش های مدیریت حرارتی را حل می کنند که مواد سنتی نمی توانند آن را تنظیم کنند، زیرا چگالی برق دستگاه همچنان به افزایش و فرایندهای مونتاژ ساده تر، TCAs باقی خواهد ماند یک منطقه پر جنب و جوش از طراحان نوآوری و برنامه های نرم افزار های نرم افزار به احتمال زیاد برای بهبود بهره برداری از مواد خاص و تامین کنندگان ابزار برای استفاده از کارایی و تامین کنندگان.