هنگامی که یک نوار PTFE نیاز به دفع گرما دارد - برای مثال، اتصال یک قطعه برق به یک هیت سینک - لایه چسب باید دو کار را همزمان انجام دهد: انتقال گرما و محکم نگه داشتن. افزودن پرکننده های رسانای حرارتی (آلومینا، نیترید بور و غیره) هدایت حرارتی را بهبود می بخشد اما تقریبا همیشه چسبندگی را کاهش می دهد.
چالش این است که انتقال حرارت را به حداکثر برسانیم در حالی که چسبندگی کمتری را از دست دهیم . پاسخ در سه پارامتر پرکننده نهفته است: اندازه ذرات، شکل ذرات و درصد بارگذاری.
Aokai PTFE رسانای حرارتی را توسعه داده است نوارهای PTFE برای کاربردهای الکترونیکی و صنعتی. این مقاله توضیح میدهد که چگونه اندازه ذرات، مورفولوژی و بارگذاری بر مبادله تأثیر میگذارد و چگونه برای بهترین تعادل فرموله شود.
اندازه ذرات - معامله ریز و درشت
اندازه ذرات تعیین می کند که پرکننده ها چگونه یک شبکه رسانای گرما را تشکیل می دهند و چسب چقدر سطح پیوند را خیس می کند.
1. ذرات ریز (نانو تا زیر میکرون)
اثر حرارتی: مساحت سطح بالا منجر به نقاط تماس ذره-ذره بیشتر، اما همچنین مقاومت حرارتی سطحی بیشتر (پراکندگی فونون) می شود. تجمع شدید بهبود رسانایی را محدود می کند.
اثر چسبندگی: ذرات ریز مقادیر زیادی رزین و چسبنده را جذب کرده و چسب را سخت می کند. چسب اولیه به شدت کاهش می یابد. جریان پذیری کاهش می یابد و خیس شدن روی بسترهای PTFE کم انرژی ← استحکام لایه برداری کم را کاهش می دهد.
حکم: به ندرت به تنهایی استفاده می شود. پرکننده های بسیار ریز افزایش حرارتی حاشیه ای می دهند اما چسبندگی را از بین می برند.
2. ذرات درشت (میکرون تا ده ها میکرون)
اثر حرارتی: نقاط تماس کمتر اما مسیرهای هدایت گرمای فردی طولانی تر. هنگامی که در امتداد جهت ضخامت چسب قرار می گیرند، رسانایی خوبی از طریق صفحه می دهند.
اثر چسبندگی: سطح کم رزین کمتری را جذب می کند و نرمی چسب را حفظ می کند. با این حال، اگر ذرات به ضخامت لایه چسب یا ضخیمتر از لایه چسب باشند (معمولاً 100-25 میکرومتر)، سطح نوار را زبر میکنند، ناحیه پیوند مؤثر را کاهش میدهند و نقاط تمرکز تنش ایجاد میکنند.
حکم: به عنوان اسکلت رسانای اولیه استفاده می شود، اما باید اندازه آن کمتر از ضخامت چسب باشد.
3. محلول - ترکیب دووجهی
ذرات درشت و ریز را با نسبت های مشخص مخلوط کنید. دانه های ریز فضاهای خالی بین ذرات درشت را پر می کنند و به نزدیک ترین بسته بندی می رسند. با بارگذاری کل پرکننده یکسان، درجه بندی دووجهی نقاط تماس ذرات را افزایش می دهد (رسانایی بهتر) یا، به طور متناوب، با پرکننده کل کمتر به رسانایی هدف می رسد و فاز رزین پیوسته تری برای حفظ چسبندگی باقی می گذارد.
توصیه Aokai PTFE : برای یک لایه چسب با ضخامت 50 میکرومتر، از ذرات درشت 20-30 میکرومتر مخلوط شده با ذرات ریز 1-5 میکرومتر استفاده کنید. این رویکرد دووجهی کلید متعادل کردن خواص است.
مورفولوژی ذرات - شکل بسیار مهم است
پرکنندههای غیر کروی در طول پوشش و خشککردن در یک راستا قرار میگیرند و بر روی هدایت حرارتی و چسبندگی سطحی (جهت Z) تأثیر میگذارند.
1. پرکننده های کروی یا شبه کروی (به عنوان مثال، آلومینا کروی)
اثر حرارتی: ایزوتروپیک. ذرات به راحتی در جهت ضخامت انباشته می شوند که برای اتلاف حرارت از طریق صفحه خوب است.
اثر چسبندگی: سطوح صاف مانع جریان رزین نمی شود. حفظ جریان سرد و مرطوب شدن سطح. در میان تمام اشکال در بارگذاری مساوی، کره ها بهترین چسبندگی را حفظ می کنند - به خصوص چسبندگی اولیه.
مزیت تعادل: بهترین سازگاری کلی. بهره حرارتی محور Z را با حداقل تلفات چسبندگی به حداکثر می رساند.
اثر حرارتی: نسبت تصویر بالا رسانایی عالی در داخل صفحه میدهد، اما پوستهها به موازات سطح زیرلایه قرار میگیرند و بهبود کمی در سطح صفحه ارائه میدهند - برای نوارهای PTFE که به انتقال حرارت عمودی نیاز دارند ضعیف است.
اثر چسبندگی: تکه ها مانند لایه های پارتیشن عمل می کنند، جریان پلاستیک را مسدود می کنند و چسبندگی اولیه را به شدت برش می دهند. لبه های تیز باعث تمرکز استرس و کاهش استحکام لایه برداری می شود.
نقطه ضعف تعادل: تناسب ضعیف برای نیازهای حرارتی جهت Z، چسبندگی ذاتی را به شدت مختل می کند. به عنوان پرکننده اصلی توصیه نمی شود.
3. پرکننده های فیبری یا نامنظم
اثر حرارتی: نسبت تصویر بالا می تواند شبکه های رسانا را در بارگذاری کم بسازد.
اثر چسبندگی: ویسکوزیته چسب را به شدت افزایش می دهد، PSA را از طریق درهم تنیدگی مکانیکی سفت می کند و چسبندگی را از بین می برد. لبه های تیز به رابط چسب-PTFE آسیب می رساند.
حکم: به ندرت به عنوان پرکننده اصلی استفاده می شود. فقط جزئی اضافه شده به عنوان مواد پل کمکی.
بارگیری پرکننده - یافتن نقطه شیرین نفوذ
با افزایش بار پرکننده، هدایت حرارتی در ابتدا به آرامی افزایش مییابد، سپس به شدت در آستانه نفوذ و سپس فلات میپرد. با این حال، چسبندگی به طور مداوم کاهش می یابد.
1. بارگذاری کم (<30 درصد حجمی)
پرکننده ها جزایر جدا شده در یک ماتریس رزین پیوسته هستند. هدایت حرارتی به سختی بهبود می یابد. چسبندگی نزدیک به PSA خالص باقی می ماند. منطقه امن برای حفظ چسب، اما افزایش حرارتی ناچیز.
2. بارگذاری متوسط به بالا (30-60 درصد حجم) - پنجره بحرانی
ذرات شروع به لمس کرده و مسیرهای رسانا را تشکیل می دهند. هدایت حرارتی به طور تصاعدی افزایش می یابد. در همین حال، ماتریس رزین پیوسته تکه تکه می شود. چسب شکننده می شود. چسبندگی اولیه و قدرت لایه برداری به شدت کاهش می یابد.
این منطقه بهینه سازی است. هدف کار در انتهای پایین آستانه نفوذ است - به اندازه کافی بالا برای برآورده کردن مشخصات حرارتی، به اندازه کافی پایین برای حفظ فاز رزین پیوسته برای چسبندگی قابل قبول.
3. بارگذاری فوق العاده بالا (> 60 درصد حجمی)
بسته بندی ذرات متراکم افزایش حرارتی بیشتر (فلات) را کاهش می دهد. رزین نمی تواند تمام شکاف ها را پر کند. حفره ها تشکیل می شود چسب خشک، شکننده و تقریباً غیر چسبنده می شود. نوار به یک فیلم حرارتی شکننده تبدیل می شود. تعادل دارایی به طور کامل از بین می رود.
نکته ویژه برای نوار PTFE (سیلیکون PSA): سیلیکون انرژی چسبندگی کمتر و سازگاری پرکننده ضعیف تری نسبت به اکریلیک دارد. حداکثر بارگذاری پرکننده کمتری را تحمل می کند. پر شدن بیش از حد باعث پودر شدن چسب می شود.
داده های تجربی PTFE Aokai : برای آلومینا کروی در سیلیکون PSA، آستانه نفوذ تقریباً 35-45 درصد است. تعادل بهینه در حدود 40-45 درصد حجمی با توزیع دووجهی به دست می آید. بالای 55 درصد، چسبندگی برای اکثر کاربردها غیرقابل قبول است.
خلاصه - فرمول تعادل سه در یک
برای دستیابی به تعادل هدایت حرارتی-چسبندگی پایدار در نوارهای چسب PTFE با دمای بالا:
از ذرات درشت کروی (20 تا 30 میکرومتر) به عنوان اسکلت رسانای اولیه استفاده کنید - آنها رسانایی از طریق صفحه را با حداقل از دست دادن چسبندگی فراهم می کنند.
ذرات ریز (1-5 میکرومتر) را برای ایجاد یک توزیع دووجهی اضافه کنید - فضاهای خالی را پر می کند، کل پرکننده مورد نیاز را کاهش می دهد، ماتریکس رزین را حفظ می کند.
بارگذاری کل پرکننده را در محدوده متوسط پایین آستانه نفوذ نگه دارید (حدود 40-45 درصد حجمی برای آلومینا کروی در PSA سیلیکونی).
پرکننده های پوسته پوسته یا فیبری را به کمتر از 5 درصد وزنی محدود کنید - آنها به چسبندگی آسیب می رسانند و فواید کمی دارند. در صورت نیاز
نتیجه: یک نوار PSA رسانای حرارتی که در واقع می چسبد و دوام می آورد.
Aokai PTFE نوارهای PTFE رسانای حرارتی را با استفاده از این استراتژی پرکننده کروی دووجهی تولید می کند. ما می توانیم هدایت حرارتی و سطوح چسبندگی را با توجه به کاربرد شما تنظیم کنیم.
غذای آماده نهایی
بهبود هدایت حرارتی در نوارهای چسب PTFE همیشه با چسبندگی مبارزه می کند. بهترین مصالحه از ذرات کروی + توزیع اندازه دو وجهی + بارگذاری فقط پس از نفوذ حاصل می شود . از ورقه ها و الیاف خودداری کنید مگر اینکه برنامه شما به طور خاص به رسانایی درون صفحه نیاز داشته باشد و بتواند چسبندگی کم را تحمل کند.
برای اتصال با عملکرد بالا با اتلاف گرما، نوار PTFE رسانای حرارتی یک راه حل اثبات شده است. تماس بگیرید . با PTFE Aokai برای فرمولاسیون مطابق با نیازهای حرارتی و لایه برداری
