Термоклеи — важные частицы. Производители используют их для склеивания электронных или термочувствительных узлов. Например, можно использовать мобильные телефоны, компьютеры или светодиоды. Эти клеи обладают хорошей теплопроводностью и отводят тепло.
Термоклеи выпускаются в виде паст, лент и пленок. Перед выбором подходящего клея рассмотрите термические и механические характеристики вашего проекта.
В этой статье вы узнаете о трех основных областях применения термоклея в электронике.
II. Что такое термоклеи?
Термоклеи — это разновидность склеивания. Они обеспечивают отличную теплопроводность в электронных деталях. Производители используют их для охлаждения устройств и эффективной теплопередачи.
А. Типы термоклеев
Эпоксидный:
Эпоксидный клей является прочным вариантом склеивания для жестких компонентов. Он служит более 20 лет. Для высыхания этого клея требуется температура выше 120 °C. Применяйте ту же температуру, чтобы отклеить их. Это склеивание прочное и может выдерживать суровые условия. Вы можете использовать их в бетоне, дереве, металлах, некоторых пластиках и т. д.
Силиконовые:
Производители изготавливают силиконовый клей с использованием кремния. Это соединение легче соединяет две детали, чем эпоксидное. Оно остается адаптивным при температурах до 200 °C. Такие клеи обычно служат около 10–15 лет.
Акрил:
Акриловые клеи менее прочные, чем эпоксидные. Они быстро высыхают и служат 5–7 лет. Кроме того, этот клей едва выдерживает температуру выше 120 °C. Вы можете использовать этот клей для быстрого ремонта, например, для заделывания небольших трещин.
Форма термоклея
Вставить:
Прошлые клеи гуще и легко наносятся на неровные поверхности. Вы можете использовать их вручную или шпателем для больших участков. Однако они часто капают на компоненты и создают беспорядок. Клеи-пасты имеют толщину до 0.1–0.5 мм.
Фильм:
Клей для пленки похож на тонкую пластину и предлагает самый простой метод. Контролируйте липкость пленки и используйте валик или пресс для равномерного склеивания. Вы можете использовать его, применяя тепло 100-150 °C. Толщина клея для пленки составляет около 0.05-0.5 мм.
Лента:
Лента имеет низкую оценку адгезии по шкале от 1 до 5. Вы можете наносить ее вручную. Снимите ее подложку и поместите ее на те области, которые вы хотите склеить. Эти клеи предназначены для временного использования, поскольку они не очень прочные, но их можно использовать на более легких деталях.
Б. Механизмы теплопроводности
Наполнители:
Наполнители относятся к мелким частицам. Они обеспечивают высокую теплопроводность (например, 100 Вт/мК или выше). Производители подмешивают их в клей, чтобы быстро создать пути для теплопередачи.
Полимерная матрица:
Полимерная матрица является своего рода клеем. Такие матрицы имеют более низкую теплопроводность (например, 0.1–1 Вт/мК). Они остаются на месте, удерживая частицы наполнителя и равномерно распределяя тепло.
C. Наполнители: секретный соус термоклеев
Оксид алюминия (Al₂O₃):
Наполнители из оксида алюминия эффективно передают тепло. Они подобны теплопроводящим путям внутри клея. Эти наполнители обеспечивают приличную теплопроводность (около 30 Вт/мК). Плюс, они являются доступным выбором.
Серебряный:
Серебро обеспечивает более высокую теплопроводность. Это около 429 Вт/мК. Вот почему серебро намного лучше оксида алюминия. Оно проводит тепло очень быстро, но имеет значительную цену.
Нитрид алюминия:
Нитрид алюминия обеспечивает сбалансированную теплопроводность до 180 Вт/мК. Этот материал более экономичен, чем серебро.
Нитрид бора:
Нитрид бора — это выбор наполнителей, обеспечивающих теплопроводность. Он улучшает теплопроводность примерно на 300 Вт/мК. Однако этот материал дорогой. Производители используют его для высокотехнологичных устройств, где требуется эффективная теплопередача.
Другие наполнители:
Другие возможные наполнители включают AgCuTi (сплав серебра, меди и титана), медная фольга или пена, а также сплав Ковар. Они рассеивают тепло и обеспечивают теплопроводность от 1 Вт/мК до более 10 Вт/мК. Однако теплопроводность варьируется в зависимости от наполнителей.
D. Механизмы адгезии: как термоклеи прилипают
Химическая связь:
Химическая связь демонстрирует прочную адгезию между клеем и поверхностью. Эти связи прочно сцепляются между несколькими соединениями. Они обеспечивают очень хорошую удерживающую способность в диапазоне от нескольких МПа до десятков МПа, часто превышающую 10 МПа.
Силы Ван дер Ваальса:
Силы Ван-дер-Ваальса — это крошечные частицы, подобные магнитам. Они слабее химических связей, но все равно обеспечивают хорошую адгезию между деталями. Кроме того, их слабости варьируются от нескольких кПа до десятков кПа, обычно ниже 100 кПа.
Основные свойства и методы испытаний
Теплопроводность:
Производители используют лазерный флэш-анализ (LFA) для расчета температуропроводности. Они применяют флэш-тепло к передней поверхности образца. Температурный детектор помогает им отслеживать повышение температуры на задней поверхности с течением времени.
Так же, как на рисунке показана формула (α = 0.1388 * L² / t₁/₂.) для измерения температуропроводности (a), используйте толщину детали (L) и время, необходимое для того, чтобы температура задней поверхности упала наполовину от максимального значения (t₁/₂).
Прочность сцепления:
Для проверки связей между деталями производители проводят испытания на сдвиг, отслаивание или растяжение внахлест. Например, прочные термоклеи часто поднимаются с 15 МПа в испытаниях на сдвиг внахлест.
Тепловое сопротивление/импеданс:
Низкое тепловое сопротивление (< 0.2°C·см²/Вт) в спайках позволяет эффективно отводить избыточное тепло.
Диапазон рабочих температур:
Рабочая температура адгезии колеблется от −60°C до 250°C. Эта температура также зависит от рецептуры и обеспечивает долговечность в критических условиях.
Вязкость/тиксотропность:
Термоклеи с высокой вязкостью (например, > 100,000 XNUMX сП) имеют густую форму. С другой стороны, тиксотропные типы имеют тонкую форму, что облегчает использование.
Время/температура отверждения:
Время отверждения каждого типа адгезии разное. Некоторые из них быстро высыхают, даже при комнатной температуре. Другие типы требуют надлежащего нагрева (например, 120°C в течение 30 минут) или УФ-излучения.
Применение 1: Крепление радиатора
Термоадгезия обеспечивает правильное и прочное крепление к радиаторам. Они эффективно передают тепло через свои электронные компоненты. Производитель тщательно заполняет микрозазоры для улучшения теплопроводности. Клей может рассеивать тепло до 100 Вт в радиаторах с клееными ребрами.
На этом изображении показано, как термоклей наносится на радиаторы на печатных платах. Например, токопроводящую смазку, пасту и штукатурку часто называют «термической грязью».
Цифры:
● Экструдированные радиаторы: они обладают высокой прочностью и обеспечивают тепловое сопротивление 0.5–1.5 °C/Вт.
● Штампованные радиаторы: Они легче и доступнее. Обеспечивают тепловое сопротивление 1.0–3.0 °C/Вт.
● Радиаторы Bonded Fin: Теплопроводность этого радиатора составляет около 5–15 Вт/мК. Они полезны для систем, рассеивающих более 50 Вт.
Толщина линии скрепления
Линия склеивания представляет собой клеевой слой. Он находится между радиатором и компонентом. Его толщина вызывает изменения в тепловых характеристиках. Например, линия склеивания толщиной 0.1–0.3 мм хорошо подходит для большинства деталей. Однако поддержание более толстых слоев может повысить уровень теплового сопротивления более чем на 1.0 °C/Вт. И наоборот, более тонкие слои создают плохие соединения и воздушные зазоры.
Подготовка поверхности
Правильная очистка поверхности позволяет клею прочно прилипнуть. Вы можете использовать 99% изопропиловый спирт или ацетон. Это помогает удалить загрязнения, масло и пыль. Кроме того, дайте поверхностям достаточно времени, чтобы высохнуть перед нанесением клея.
Методы дозирования
Производители используют шприцы или автоматизированные системы для небольших и больших площадей. Эти методы помогают им получать точные результаты. Они могут достигать скорости нанесения до 50 мм/с.
Конкретные примеры
Термоклеи помогают отводить избыточное тепло в ЦП, ГП и силовых транзисторах. Они могут контролировать эти нагрузки до 150 Вт.
Кроме того, производители используют инструменты теплового моделирования. Эти инструменты помогают им создавать эффективные модели, ориентированные на значения теплопроводности 1–10 Вт/мК.
Применение 2: Монтаж компонентов
А. Технология поверхностного монтажа (SMT)
Термоклеи очень важны для SMT. Они прочно прикрепляют или монтируют компоненты на платах. Это рассеивает большую мощность. Кроме того, эти клеи поддерживают стабильность и тепловую эффективность.
На изображении показано несколько компонентов печатной платы, которые крепятся с помощью термоклея. Например, приклеивание краев под заливкой, конформное покрытие, теплопроводящий клей, прикрепление кристаллов SMD и электропроводящий клей и т. д.
B. Недолив
Термоклеи являются важными частицами подзаливки. Они улучшают надежность и тепловые характеристики корпусов Flip-Chip и BGA. Кроме того, они обеспечивают длительный срок службы.
C. Присоединение штампа
Вы также можете использовать теплопроводящие клеи при креплении кристаллов к интегральным схемам. Они обеспечивают высокопроизводительные пути для переноса тепла от всех смонтированных компонентов.
Г. Конкретные примеры
Производители используют термоклеи для монтажа различных компонентов. Например, светодиодов и силовых диодов. Клеи в деталях контролируют тепловые нагрузки до 200 Вт. Производители также проводят эти элементы через несколько испытаний на надежность. Это включает в себя испытания на термоциклирование и влажность (до 85% относительной влажности) для подтверждения производительности.
Применение 3: Материалы термического интерфейса (TIM)
Материалы термоинтерфейса (TIM) отводят тепло между поверхностями компонентов. Производители используют их для заполнения зазоров. Они могут выдерживать температуры от -40°C до 150°C, а толщина варьируется от 0.1 до 1 мм.
Представленное изображение подчеркивает важность TIM в улучшении охлаждения ЦП. На нем не видно никаких TIM, микроскопические воздушные зазоры между радиатором и процессором препятствуют передаче тепла. Правильное заполнение зазоров TIM улучшает теплопроводность материалов материнской платы.
А. Типы ТИМ
Существует три распространенных типа термопаст: термопасты, термопрокладки и термоклеи.
● Термопасты хорошо работают на высокопроизводительных процессорах.
● Термопрокладки обеспечивают простоту использования для стандартных и обычных установок
● Клеи идеально подходят для создания надежных и долговечных соединений.
B. Тепловое сопротивление интерфейсов
Как правило, межфазное тепловое сопротивление колеблется в пределах 0.1–1.0 °C/Вт. Это затрудняет теплопередачу. Термоклеи снижают эти сопротивления. Они создают очень прочные и бесшовные соединения между компонентами.
C. Материалы с изменяемой фазой (PCM)
Материалы с изменяемой фазой в термоклеях лучше передают тепло. Они изменяют состояние при определенных температурах (50–70 °C). Кроме того, эти материалы оптимизируют производительность при высоких тепловых нагрузках.
Г. Конкретные примеры
Производители используют термоклеевые TIM между распределителями тепла и радиаторами. Они создают теплопроводность 1–10 Вт/мК.
В отличие от других TIM они прочно прилипают к деталям и позволяют легко применять их для конкретных конструкций. Кроме того, они обеспечивают надежность в сложных условиях.
Вывод:
Термоклеи отводят тепло от радиаторов и других устройств. Они обеспечивают крепление компонентов и сохраняют их прохладными. Кроме того, производители используют их в деталях для улучшения материалов теплового интерфейса.
Jiuju предлагает широкий ассортимент высокопрочных клеев для различных применений. От быстросохнущего клея (25MP) до специализированных эпоксидных, анаэробных, акриловых, теплопроводящих силиконовых и УФ-клеев, наша компания предлагает вам лучшее решение для склеивания вашего проекта. Свяжитесь с нами для бесплатная цитата онлайн!
