导热硅能将热从敏感元件(如印刷电路板上的中央处理器)转移出去。这些弹性体可以从薄片上切下来,模压成零件,或作为糊状物应用。虽然一些导热硅树脂用于PCB级,但其他硅树脂用于电子外壳。应用包括电动汽车(ev)的电池舱,工业机器人的末端执行器,以及照明和农业照明系统。
Elasto Proxy的使用水射流切割将导热硅树脂从片状材料转化为热垫,一种衬垫。没有工具支付或等待,这种切割方法是理想的低到中等体积。作为我们提供的价值的一部分,Elasto Proxy可以为您提供具有胶带背衬的热垫,用于剥离和粘贴安装。你可以用热敏胶代替垫,但是对于某些应用来说,热敏胶很乱,而且很难涂上合适的厚度。
联系我们讨论您的应用程序或继续阅读,了解如何导热硅胶的工作和如何使用它们。我们将从热的基本定义开始,考虑热是如何移动的,并检查热源和散热器。您还将了解导热系数(TC)及其测量方法。此外,您将比较含有织物的热垫和不含织物的无支撑热垫。硅树脂以耐高温著称,但它们的作用远不止于此。
什么是热?它是如何表现的?
热是热能的流动。它负责系统内的温度,例如填充电子元件的PCB或包含发光二极管(led),紧凑型荧光灯(cfl)或高强度放电(HID)灯泡的照明组件。高温会损坏这些系统,导致它们停止工作或发生故障。在…的情况下电动汽车,过热会导致电动汽车电池起火。
因为这是热能的流动,热量不会静止不动。相反,它在具有不同温度的物体之间移动。根据热力学第二定律在美国,热量总是从较热的物体流向较冷的物体。换句话说,热量不可能从较冷的物体流向较热的物体。通过将这一科学原理应用于工作,您可以设计热管理解决方案,使热量远离敏感物体。
热量如何移动?
热量以三种不同的方式移动:
- 传导依靠两种材料之间的直接接触。
- 对流使用液体,如水或空气来转移热量。
- 辐射通过电磁波传递热量。
厨房里的器具和炊具就是一个例子。假设你把一个装满水和面条的平底锅放在热炉子上。燃烧器和平底锅之间的传导使平底锅升温。水(一种流体)和面条之间的对流使你的食物煮熟。当你把牛排放进烤箱时,对流也会发生。盘管的热量通过空气(一种流体)流动,使牛排煮熟。
辐射,第三种传热形式,也在你的厨房里。当你把一块冷的披萨放进微波炉时,电磁波(即微波)会把你的食物煮熟。然而,使用辐射的烤箱并不仅仅用于厨房。在整个电子工业中,红外(IR)烤箱用于固化粘合剂,使其获得最终用途特性。这些红外烤箱使用来自电磁波谱不同部分的波长,但传热的方法仍然是辐射。
什么是热源和散热器?
让我们继续关注电子工业,因为它提供了一些热源和散热器的例子,为了理解导热硅树脂,你需要知道这些术语。在PCB级,cpu和其他芯片产生热量,因此是热源。我们知道,如果这些热量没有散发出去,电子电路就会出现故障或失效。这就是为什么你的台式电脑有一个风扇,但仅靠对流并不能提供所需的所有冷却。
散热器增加了从热源流出的热量,并吸收了一部分热量。如果你打开台式电脑的机箱,看看主板(包含CPU的PCB),你可能会看到一个带鳍的金属物体。因为金属是热的良导体,像这样的散热器通常是由铝或铜制成的。在电脑风扇的帮助下,较热的空气穿过较冷的金属翅片,吸收一些热量。但这仍然只是对流。
导热硅树脂适合用在哪里?
通常,硅橡胶是一种隔热材料。它具有低导热性,不易在物体之间传递热量。如果您熟悉Elasto Proxy的其他一些产品,您可能知道sh - 500 - 58 - zmt发动机舱隔热。它包含一层硅树脂泡沫,减少热量在发动机舱和客舱之间的运动。这种绝缘体安装在金属防火墙上,否则将从发动机中传导热量。
那么,有机硅是如何导热的呢?这包括改变他们的食谱。与其他类型的弹性体一样,有机硅化合物含有填料、颜料和添加剂等成分。不过,了解这些化合物最简单的方法是回到厨房。这次是甜点。像冰淇淋一样,有机硅是通过将原料混合在一起,然后将这种混合物进行最后的加工而制成的。对于冰淇淋,这个过程就是冷冻。对于有机硅,这个过程是固化的。
现在想想香草冰淇淋和草莓冰淇淋的区别。制作它们的过程一开始是一样的。然而,正是草莓的加入使草莓冰淇淋的味道变成了现在的样子,而不是香草的味道。在导热硅酮中,添加了氧化铝和氮化硼等填充物,使这种化合物具有了导热性。与普通硅橡胶不同,这些填料具有高导热性。
热导率是如何测量的?温度又是如何测量的?
谈论高导热系数和低导热系数很容易,但你不能仅仅依靠比较。您需要知道特定的值(或值的范围)和度量单位。导热系数(TC)测量材料传递热量的能力,以瓦/米开尔文(w/mK)表示。通常,导热系数高的材料比导热系数低的材料具有更快的热流速率。如果您的设计需要快速或缓慢地移动热量,请记住这一点。
另外,请注意,热导率是在特定温度下测量的,而热导率随温度变化。因此,您需要为您的应用确定温度范围。例如,不同的材料在25°C(77°F)时具有不同的导热系数测量值。铝和铜都比铅或镍等其他常见金属具有更高的导热性。金的导热性更强,但用于散热片太贵了。
然而,价格并不是唯一需要考虑的因素。用氧化铝、氮化硼或其他材料填充硅树脂可以增加其密度,从而提高硬度。如果你以前设计过垫片,那么考虑一下门密封条会有所帮助。如果橡胶材料太硬,门就关不上或一直关不上。如果橡胶材料太软,门垫片会过度压缩,使元素进入。对于导热硅树脂,可以使用硬度在10(软)和85(硬)Shore A之间的板材。
但是导热硅树脂是如何工作的呢?
回想一下你学过的关于热量如何移动以及热源和散热器之间的关系。导热硅树脂本身并不是散热器,但它们通过吸走热量来帮助冷却。但是,如果散热器是由铝和铜等已经具有高导热性的材料制成的,为什么还需要这种“帮助”呢?毕竟,导热硅树脂的填充材料无法匹配金属的w/mK值。
像门窗衬垫一样,由导热硅树脂制成的热垫是用来填补缝隙的。更具体地说,它们填补了热源和散热器之间的空气间隙。空气是一种传递热量的流体,但在0°C(32°F)时,它的热导率仅为0.024 W/mK,而且随着温度的升高,空气的热导率也不会提高很多。因此,填补由于表面不平坦和光滑而产生的微小气隙是很重要的。
让我们回到厨房来考虑这一点。你试过用一个底凹的平底锅烧水吗?平底锅需要更长的时间来加热,水也需要更长的时间来沸腾。这是因为在燃烧器的顶部和平底锅的底部之间有不规则的表面对表面接触。即使是最好的平底锅,表面接触也总是不完美的;然而,底部凹陷的平底锅甚至不会碰到燃烧器的一些地方。
关于导热硅树脂还有什么重要的知识?
导热硅树脂可以用织物增强以增加强度。当材料被制成薄片时,或者当导热硅树脂被模塑成o形环或密封圈时,这种织物就会被添加进去。作为一个规则,支撑材料有更快的传热速率。如果您的应用程序不仅需要增加强度,还需要更快地从敏感组件散热,那么记住这一点很重要。
最后,您需要回答以下问题。
- 需要的导热系数(w/mK)是多少?
- 温度范围是多少?
- 材料密度(硬度)是多少?
- 您需要有支撑的还是无支撑的导热硅树脂?
- 你需要多少零件?
- 你需要多快?
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