แผ่นซิลิโคนนำความร้อนเป็นวัสดุนำความร้อนชนิดหนึ่งที่สังเคราะห์ขึ้นด้วยกระบวนการพิเศษ โดยใช้ซิลิโคนเป็นวัสดุพื้นฐานและวัสดุเสริมต่างๆ เช่น ออกไซด์ของโลหะ ในอุตสาหกรรม แผ่นซิลิโคนนำความร้อนมักถูกเรียกว่า แผ่นซิลิโคนนำความร้อน แผ่นซิลิโคนนำความร้อนแบบนิ่ม ปะเก็นซิลิโคนนำความร้อน เป็นต้น ผลิตขึ้นเป็นพิเศษเพื่อวัตถุประสงค์ในการออกแบบการถ่ายเทความร้อนผ่านช่องว่าง สามารถเติมเต็มช่องว่างและทำให้เสร็จสมบูรณ์ ความร้อนทำหน้าที่เป็นฉนวนป้องกันความร้อนและส่วนระบายความร้อน ขณะเดียวกันยังทำหน้าที่เป็นฉนวนป้องกันแรงกระแทก ซีล ฯลฯ สามารถตอบสนองความต้องการด้านการออกแบบอุปกรณ์ขนาดเล็กและบางเฉียบ มีความยืดหยุ่นและใช้งานได้ดี สามารถใช้งานได้หลากหลาย ความหนาที่หลากหลาย เป็นวัสดุอุดช่องว่างที่นำความร้อนได้ดีเยี่ยม
กระบวนการผลิตวัสดุนำความร้อน
ซิลิโคน เอสขั้นตอนหลักๆ ของกระบวนการฮีท ได้แก่ การเตรียมวัตถุดิบ → การทำให้เป็นพลาสติก → การผสม → การขึ้นรูปและการวัลคาไนซ์ → การตัดแต่งและการตัด → การตรวจสอบ เป็นต้น
1. การเตรียมวัตถุดิบ
โดยทั่วไปซิลิโคนอินทรีย์ทั่วไปมีค่าการนำความร้อนเพียงประมาณ 0.2 วัตต์/เมตร·เคลวิน อย่างไรก็ตาม การผสมสารตัวเติมนำความร้อนในซิลิโคนทั่วไปสามารถปรับปรุงค่าการนำความร้อนได้ สารตัวเติมนำความร้อนที่นิยมใช้กัน ได้แก่ โลหะออกไซด์ (เช่น Al2O3, MgO, BeO เป็นต้น) และโลหะไนไตรด์ (เช่น SiN, AlN, BN เป็นต้น) ค่าการนำความร้อนของสารตัวเติมไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับตัววัสดุเท่านั้น แต่ยังสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการกระจายตัวของขนาดอนุภาค สัณฐานวิทยา การสัมผัส และระดับพันธะภายในโมเลกุลของสารตัวเติมนำความร้อน โดยทั่วไป สารตัวเติมนำความร้อนที่มีรูปร่างเป็นเส้นใยหรือฟอยล์จะมีค่าการนำความร้อนที่ดีกว่า
2. การทำให้เป็นพลาสติกและการผสม
การขึ้นรูปและการผสมเป็นกระบวนการหนึ่งในกระบวนการแปรรูปซิลิโคน ซึ่งหมายถึงการใช้วิธีการทางกลหรือทางเคมีเพื่อลดน้ำหนักโมเลกุลและความหนืดของยางดิบ เพื่อเพิ่มความยืดหยุ่นและให้ได้ความลื่นไหลที่เหมาะสมเพื่อตอบสนองความต้องการในการแปรรูปต่อไปโดยการผสมและขึ้นรูป โดยทั่วไปวัตถุดิบสำหรับการผลิตแผ่นซิลิโคนนำความร้อนจะถูกทำลายโดยการกวนด้วยความเร็วสูงเชิงกล หลังจากการจับคู่สีและการผสมแล้ว ซิลิโคนสีขาวขุ่นจะถูกเปลี่ยนเป็นเกล็ดที่มีสีต่างๆ
3. การวัลคาไนซ์แบบขึ้นรูป
หากต้องการผลิตแผ่นซิลิโคนนำความร้อนที่นุ่ม ยืดหยุ่น และทนแรงดึงได้ จำเป็นต้องใช้ซิลิโคนอินทรีย์ที่ผ่านการวัลคาไนซ์ขั้นที่สอง ซึ่งแท้จริงแล้วการวัลคาไนซ์สามารถเรียกได้ว่าเป็นการบ่ม หลังจากซิลิโคนนำความร้อนเหลวถูกให้ความร้อนและขึ้นรูปในขั้นตอนแรก ความหนาแน่นในการเชื่อมขวางของซิลิโคนยังไม่เพียงพอ จำเป็นต้องวัลคาไนซ์เพิ่มเติมเพื่อเพิ่มความแข็งแรง ความยืดหยุ่น ความแข็ง การบวม ความหนาแน่น และเสถียรภาพทางความร้อนของแผ่นซิลิโคนนำความร้อน ซึ่งดีกว่าการวัลคาไนซ์ขั้นแรกมาก หากไม่วัลคาไนซ์ขั้นที่สอง ประสิทธิภาพของแผ่นซิลิโคนนำความร้อนที่ได้อาจลดลงในระดับหนึ่ง และอาจไม่ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพดีขึ้น พารามิเตอร์ของผลิตภัณฑ์หลังจากการวัลคาไนซ์ขั้นแรกไม่เหมือนกับหลังจากการวัลคาไนซ์ขั้นที่สอง ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการและขั้นตอนการทำงานจริงด้วย
4. การตัดแต่งและการตัด
แผ่นซิลิโคนนำความร้อนหลังจากผ่านกระบวนการอบด้วยอุณหภูมิสูงแล้ว จำเป็นต้องนำไปวางเป็นระยะเวลาหนึ่ง และต้องปล่อยให้เย็นตัวตามธรรมชาติก่อนตัดเป็นขนาดและรายละเอียดต่างๆ ไม่สามารถใช้วิธีระบายความร้อนแบบรวดเร็วอื่นๆ ได้ มิฉะนั้นจะส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของแผ่นซิลิโคนนำความร้อน
5. การตรวจสอบผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป
รายการหลักที่ต้องตรวจสอบสำหรับผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ได้แก่ การนำความร้อน ช่วงความต้านทานอุณหภูมิ ความต้านทานปริมาตร ความต้านทานแรงดันไฟฟ้า ความหน่วงไฟ ความแข็งแรงแรงดึง ความแข็ง ความหนา ฯลฯ
ข้อดีของแผ่นซิลิโคนนำความร้อน1. วัสดุมีความค่อนข้างนุ่ม มีประสิทธิภาพการบีบอัดที่ดี นำความร้อนและประสิทธิภาพการป้องกันความร้อนได้ดี มีช่วงความหนาที่ปรับได้ค่อนข้างกว้าง เหมาะสำหรับการอุดฟัน และมีความเหนียวตามธรรมชาติทั้งสองด้าน ใช้งานและบำรุงรักษาได้ดี
2. วัตถุประสงค์หลักของการเลือกแผ่นซิลิโคนนำความร้อนคือการลดความต้านทานความร้อนสัมผัสระหว่างพื้นผิวของแหล่งกำเนิดความร้อนและพื้นผิวสัมผัสของอุปกรณ์ระบายความร้อน แผ่นซิลิโคนนำความร้อนสามารถเติมเต็มช่องว่างบนพื้นผิวสัมผัสได้ดีมาก
3. เนื่องจากอากาศเป็นตัวนำความร้อนที่ไม่ดี จึงขัดขวางการถ่ายเทความร้อนระหว่างพื้นผิวสัมผัสอย่างรุนแรง การติดตั้งแผ่นซิลิโคนนำความร้อนระหว่างแหล่งความร้อนและแผงระบายความร้อนสามารถรีดอากาศออกจากพื้นผิวสัมผัสได้
4. การเพิ่มแผ่นซิลิโคนนำความร้อน ช่วยให้พื้นผิวสัมผัสระหว่างแหล่งความร้อนและแผงระบายความร้อนมีการสัมผัสกันอย่างทั่วถึงและดีขึ้น และสามารถสัมผัสกันโดยตรงได้ ปฏิกิริยาอุณหภูมิสามารถลดความแตกต่างของอุณหภูมิให้น้อยที่สุด
5. ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนของแผ่นซิลิโคนนำความร้อนสามารถปรับได้ และเสถียรภาพทางความร้อนยังดีขึ้นอีกด้วย
6. แผ่นซิลิโคนนำความร้อนสามารถเชื่อมโยงความทนทานของกระบวนการของโครงสร้างและลดข้อกำหนดความทนทานของกระบวนการของแผงระบายความร้อนและโครงสร้างระบายความร้อน
7. แผ่นซิลิโคนนำความร้อนมีคุณสมบัติเป็นฉนวน (คุณสมบัตินี้ต้องเพิ่มวัสดุที่เหมาะสมในระหว่างการผลิต)
8. แผ่นซิลิโคนนำความร้อนมีผลในการดูดซับแรงกระแทกและดูดซับเสียง
9. แผ่นซิลิโคนนำความร้อนสะดวกต่อการติดตั้ง การทดสอบ และการนำกลับมาใช้ใหม่
ขอบเขตการใช้งานของแผ่นซิลิโคนนำความร้อน
◆การใช้งานในอุตสาหกรรม LED
● แผ่นซิลิโคนนำความร้อนใช้ระหว่างแผ่นอะลูมิเนียมและแผ่นระบายความร้อน
● แผ่นซิลิโคนนำความร้อนใช้ระหว่างแผ่นอะลูมิเนียมและเปลือก
อุตสาหกรรมแหล่งจ่ายไฟฟ้า
ใช้สำหรับการนำความร้อนระหว่างหลอด MOS หม้อแปลง (หรือตัวเก็บประจุ/ตัวเหนี่ยวนำ PFC) และแผ่นระบายความร้อนหรือเปลือก
◆อุตสาหกรรมการสื่อสาร
● การนำความร้อนและการกระจายความร้อนระหว่าง IC เมนบอร์ดของผลิตภัณฑ์และฮีตซิงก์หรือเปลือก
●การนำความร้อนและการกระจายความร้อนระหว่างกล่องรับสัญญาณ DC-DC IC และเปลือก
◆การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์
การใช้งานในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ (เช่น บัลลาสต์หลอดไฟซีนอน เครื่องเสียง ผลิตภัณฑ์ในรถยนต์ ฯลฯ) ทั้งหมดสามารถใช้แผ่นซิลิโคนนำความร้อนได้
◆แอพพลิเคชั่น PDP/LED TV
การนำความร้อนระหว่างไอซีขยายกำลัง ไอซีถอดรหัสภาพ และฮีตซิงก์ (เปลือก)
◆อุตสาหกรรมเครื่องใช้ในครัวเรือน
เตาไมโครเวฟ/เครื่องปรับอากาศ (ระหว่างมอเตอร์พัดลมไอซีและเปลือก)/เตาแม่เหล็กไฟฟ้า (ระหว่างเทอร์มิสเตอร์และแผ่นระบายความร้อน)
การเลือกใช้แผ่นซิลิโคนนำความร้อน
◆การเลือกค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน
การเลือกค่าการนำความร้อนส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการใช้พลังงานของแหล่งความร้อนและความสามารถในการระบายความร้อนของแผงระบายความร้อนหรือโครงสร้างระบายความร้อน โดยทั่วไป พารามิเตอร์อุณหภูมิของชิปจะค่อนข้างต่ำ หรือมีความไวต่ออุณหภูมิ หรือความหนาแน่นฟลักซ์ความร้อนค่อนข้างสูง (โดยทั่วไป หากค่ามากกว่า 0.6 วัตต์/ลูกบาศก์เซนติเมตร จำเป็นต้องผ่านกระบวนการระบายความร้อน และโดยทั่วไปเมื่อค่าพื้นผิวน้อยกว่า 0.04 วัตต์/ลูกบาศก์เซนติเมตร จำเป็นต้องใช้เพียงกระบวนการระบายความร้อนตามธรรมชาติ) ชิปหรือแหล่งความร้อนเหล่านี้จำเป็นต้องผ่านกระบวนการระบายความร้อน และควรเลือกแผ่นซิลิโคนที่มีคุณสมบัตินำความร้อนสูง
โดยทั่วไปแล้ว อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคไม่อนุญาตให้อุณหภูมิบริเวณรอยต่อของชิปสูงกว่า 85 องศาฟาเรนไฮต์ และขอแนะนำให้ควบคุมอุณหภูมิพื้นผิวชิปให้ต่ำกว่า 75 องศาฟาเรนไฮต์ในระหว่างการทดสอบที่อุณหภูมิสูง ส่วนประกอบของแผงวงจรทั้งหมดเป็นส่วนประกอบระดับเชิงพาณิชย์ ดังนั้นจึงขอแนะนำให้อุณหภูมิภายในระบบไม่เกิน 50 องศาฟาเรนไฮต์ที่อุณหภูมิห้อง พื้นผิวสัมผัสแรก หรือพื้นผิวที่ลูกค้าปลายทางสามารถสัมผัสได้ แนะนำให้ต่ำกว่า 45 องศาฟาเรนไฮต์ที่อุณหภูมิห้อง การเลือกแผ่นซิลิโคนนำความร้อนที่มีค่าการนำความร้อนสูงจะสามารถตอบสนองความต้องการด้านการออกแบบและรักษาระยะขอบการออกแบบไว้ได้
หมายเหตุ: ความหนาแน่นฟลักซ์ความร้อน: หมายถึงปริมาณความร้อนที่ผ่านพื้นที่หน้าตัดต่อหน่วยพื้นที่ (1 ตารางเมตร) ต่อหน่วยเวลา (1 วินาที) โดยทั่วไปอุณหภูมิบริเวณรอยต่อจะสูงกว่าอุณหภูมิเคสและอุณหภูมิพื้นผิวของอุปกรณ์ อุณหภูมิบริเวณรอยต่อสามารถวัดเวลาที่ใช้ในการระบายความร้อนจากแผ่นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ไปยังเคสอุปกรณ์บรรจุภัณฑ์ และค่าความต้านทานความร้อน
