Ja PTFE lentei ir jāizkliedē siltums, piemēram, jāpievieno jaudas komponents ar siltuma izlietni, līmējošajam slānim vienlaikus ir jādara divas lietas: jānodod siltums un jātur cieši. Siltumvadošu pildvielu (alumīnija oksīds, bora nitrīds utt.) pievienošana uzlabo siltumvadītspēju, bet gandrīz vienmēr samazina adhēziju.
Uzdevums ir maksimāli palielināt siltuma pārnesi, vienlaikus zaudējot pēc iespējas mazāk lipīguma . Atbilde slēpjas trīs pildvielas parametros: daļiņu izmērs, daļiņu forma un iekraušanas procents.
Aokai PTFE ir izveidojis siltumvadošu PTFE lentes elektronikai un rūpnieciskām vajadzībām. Šajā rakstā ir paskaidrots, kā daļiņu izmērs, morfoloģija un slodze ietekmē kompromisu un kā izveidot labāko līdzsvaru.
Daļiņu izmērs — smalks-rupjš kompromiss
Daļiņu izmērs nosaka, cik labi pildvielas veido siltumvadošu tīklu un cik labi līme saslapina savienojošo virsmu.
1. Smalkas daļiņas (no nano līdz submikronam)
Termiskais efekts: liels virsmas laukums rada vairāk daļiņu kontaktpunktu, bet arī lielāku saskarnes termisko pretestību (fonona izkliede). Spēcīga aglomerācija ierobežo vadītspējas uzlabošanos.
Adhēzijas efekts: Smalkas daļiņas absorbē lielu daudzumu sveķu un lipīgo vielu, sacietējot līmi. Sākotnējā lipība strauji samazinās. Plūstspēja samazinās, samazinot mitrināšanu uz zemas virsmas enerģijas PTFE substrātiem → zema lobīšanās izturība.
Spriedums: Reti lietots atsevišķi. Īpaši smalkas pildvielas nodrošina nelielu siltuma pieaugumu, bet iznīcina saķeri.
2. Rupjas daļiņas (mikronu līdz desmitiem mikronu)
Siltuma efekts: mazāk kontaktpunktu, bet garāki individuālie siltuma vadīšanas ceļi. Ja tie ir cieši sakrauti līmes biezuma virzienā, tie nodrošina labu vadītspēju cauri plaknei.
Adhēzijas efekts: Zems virsmas laukums adsorbē mazāk sveķu, saglabājot līmes maigumu. Tomēr, ja daļiņas ir tikpat biezas vai biezākas par līmes slāni (parasti 25–100 μm), tās raupjina lentes virsmu, samazina efektīvo līmēšanas laukumu un rada sprieguma koncentrācijas punktus.
Spriedums: tiek izmantots kā primārais vadošais karkass, taču tā izmēram jābūt mazākam par līmes biezumu.
3. Risinājums – bimodālā blendēšana
Sajauciet rupjās un smalkās daļiņas noteiktās attiecībās. Smalkie graudi aizpilda tukšumus starp rupjām daļiņām, panākot vistuvāko blīvējumu. Ar tādu pašu kopējo pildvielas slodzi, bimodālā klasifikācija palielina daļiņu saskares punktus (labāka vadītspēja) vai, alternatīvi, sasniedz mērķa vadītspēju ar mazāku kopējo pildvielu , atstājot vairāk nepārtrauktas sveķu fāzes, lai saglabātu adhēziju.
Aokai PTFE ieteikums : 50 μm biezam līmes slānim izmantojiet rupjas 20–30 μm daļiņas, kas sajauktas ar 1–5 μm smalkām daļiņām. Šī bimodālā pieeja ir īpašību līdzsvarošanas atslēga.
Daļiņu morfoloģija — formai ir liela nozīme
Nesfēriskas pildvielas izlīdzinās pārklājuma un žāvēšanas laikā, ietekmējot siltumvadītspēju un adhēziju cauri plaknē (Z-virzienā).
1. Sfēriskas vai kvazisfēriskas pildvielas (piemēram, sfērisks alumīnija oksīds)
Termiskais efekts: Izotrops. Daļiņas viegli sakrājas gar biezuma virzienu, kas ir labs siltuma izkliedēšanai caur plakni.
Adhēzijas efekts: Gludas virsmas netraucē sveķu plūsmu. Saglabā aukstuma plūsmu un virsmas mitrināšanu. No visām formām ar vienādu slodzi sfēras saglabā vislabāko adhēziju – īpaši sākotnējo saķeri.
Līdzsvara priekšrocība: labākā vispārējā saderība. Maksimāli palielina Z-ass siltuma pieaugumu ar minimālu adhēzijas zudumu.
2. Pārslveida pildvielas (piemēram, bora nitrīds, grafēns)
Siltuma efekts: Augsta malu attiecība nodrošina izcilu vadītspēju plaknē, bet pārslas izlīdzinās paralēli pamatnei, piedāvājot nelielus plaknes uzlabojumus — slikta PTFE lentēm, kurām nepieciešama vertikāla siltuma pārnese.
Adhēzijas efekts: pārslas darbojas kā starpsienu plēves, bloķējot plastmasas plūsmu un krasi samazinot sākotnējo saķeri. Asas malas izraisa stresa koncentrēšanos, samazinot mizas izturību.
Līdzsvara trūkums: slikta atbilstība Z virziena siltuma vajadzībām, nopietni pasliktina raksturīgo lipīgumu. Nav ieteicams kā galvenā pildviela.
3. Šķiedras vai neregulāras pildvielas
Termiskais efekts: augsta malu attiecība var izveidot vadošus tīklus ar zemu slodzi.
Adhēzijas efekts: krasi palieliniet līmes viskozitāti, stingrājiet PSA, izmantojot mehānisku bloķēšanu, un iznīciniet lipīgumu. Asas malas bojā līmes un PTFE saskarni.
Spriedums: Reti izmanto kā galveno pildvielu; tikai neliels papildinājums kā palīgmateriāls savienošanai.
Pildvielas iekraušana — perkolācijas saldās vietas atrašana
Palielinoties pildvielu slodzei, siltumvadītspēja sākumā palielinās lēni, pēc tam strauji lec pie perkolācijas sliekšņa un pēc tam palielinās plato. Tomēr adhēzija nepārtraukti samazinās.
1. Zema slodze (<30 tilp.%)
Pildvielas ir izolētas salas nepārtrauktā sveķu matricā. Siltumvadītspēja gandrīz neuzlabojas. Adhēzija saglabājas tuvu tīram PSA. Droša zona lipīguma saglabāšanai, bet termiskais pieaugums ir niecīgs.
2. Vidēja līdz augsta slodze (30-60 tilp.%) – kritiskais logs
Daļiņas sāk pieskarties un veidot vadošus ceļus. Siltumvadītspēja palielinās eksponenciāli. Tikmēr nepārtrauktā sveķu matrica kļūst sadrumstalota. Līme kļūst trausla; krasi samazinās sākotnējā lipība un lobīšanās spēks.
Šī ir optimizācijas zona. Mērķis ir darboties zemākajā perkolācijas sliekšņa galā — pietiekami augsts, lai atbilstu termiskajām specifikācijām, pietiekami zems, lai saglabātu nepārtrauktu sveķu fāzi pieņemamai saķerei.
3. Īpaši augsta slodze (>60 tilp.%)
Blīvs daļiņu iesaiņojums palēnina turpmāku termisko pieaugumu (plato). Sveķi nevar aizpildīt visas nepilnības; veidojas tukšumi. Līme kļūst sausa, trausla un gandrīz nav lipīga. Lente kļūst par trauslu termoplēvi. Īpašuma līdzsvars tiek pilnībā zaudēts.
Īpaša piezīme par PTFE lenti (silikona PSA): Silikonam ir zemāka kohēzijas enerģija un sliktāka saderība ar pildvielu nekā akrilam. Tas pieļauj zemāku maksimālo pildvielas slodzi. Pārmērīga pildīšana izraisa līmes pulverizāciju.
Aokai PTFE empīriskie dati : Sfēriskajam alumīnija oksīdam silikona PSA perkolācijas slieksnis ir aptuveni 35-45 tilp. Optimālais līdzsvars tiek sasniegts aptuveni 40–45 tilpuma% ar bimodālu sadalījumu. Virs 55 tilpuma%, adhēzija vairumam lietojumu kļūst nepieņemama.
Kopsavilkums – balansēšanas formula trīs vienā
Lai sasniegtu stabilu siltuma vadīšanas un adhēzijas līdzsvaru PTFE augstas temperatūras līmlentēs:
Kā primāro vadošo karkasu izmantojiet sfēriskas rupjas daļiņas (20-30 μm) – tās nodrošina caurlaides vadītspēju ar minimālu adhēzijas zudumu.
Pievienojiet smalkas daļiņas (1-5 μm), lai izveidotu bimodālu sadalījumu – aizpilda tukšumus, samazina kopējo nepieciešamo pildvielu, saglabā sveķu matricu.
Saglabājiet kopējo pildvielas slodzi perkolācijas sliekšņa apakšējā un vidējā diapazonā (apmēram 40–45 tilpuma% sfēriskajam alumīnija oksīdam silikona PSA).
ierobežojiet pārslveida vai šķiedru pildvielas līdz <5 masas % — tie kaitē lipīgumam un sniedz nelielu labumu. Ja nepieciešams,
Rezultāts: termiski vadoša PSA lente, kas faktiski pielīp un ilgst.
Aokai PTFE ražo siltumvadošas PTFE lentes, izmantojot šo bimodālo sfērisko pildvielu stratēģiju. Mēs varam pielāgot siltumvadītspējas un adhēzijas līmeņus jūsu pielietojumam.
Final Takeaway
Siltumvadītspējas uzlabošana PTFE līmlentēs vienmēr cīnās pret adhēziju. Labākais kompromiss ir sfēriskas daļiņas + bimodāls izmēru sadalījums + ielāde tieši pēc perkolācijas . Izvairieties no pārslām un šķiedrām, ja vien jūsu lietojumprogrammai nav īpaši nepieciešama plaknes vadītspēja un tā var izturēt zemu lipīgumu.
Augstas veiktspējas līmēšanai ar siltuma izkliedi, termiski vadoša PTFE lente ir pārbaudīts risinājums. Sazinieties ar Aokai PTFE , lai iegūtu formulējumus, kas atbilst jūsu termiskajām un mizošanas prasībām.
