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半导体导热胶:为何偏爱球形无机填料?

2023/10/20 17:39:35      点击:

(来源百度图片)

随着5G时代的到来,电子设备一次所需要传输的数据信息更多、传输的速度变快,发热也变得跟多,对设备的散热性能的要求也更高。

据了解,电子元器件温度每升高2C,可靠性下降10%; 温升50C时的寿命只有温升25C时的1/6。因此,5G组件/芯片封装的散热越来越高,对封装胶水导热性能提出了更高要求。

提高绝缘胶水导热性能的常规方法就是使用具有较高导热系数的无机填料,比如Al2O3、AlN、BN、Si3N4、MgO、ZnO、SiC等。氧化铝、氧化镁由于价格便宜,因而是导热胶的常用导热填料

在市面上购买这些导热填料时,常常看到即使是同样化学成分的无机填料,却存在着各种形态,比如常见的氧化铝通常有片状、类球形和球形。

那为什么导热胶里往往偏爱选择球形氧化铝呢?

这是因为,一般情况下,球形导热粉体材料较其他不规则形态的粉体材料填充时粉体之间的间隙更小,填充率更高。球形导热粉体的填充性能存在相对优势,尤其是将不同粒径正态分布的粉体颗粒进行一定配比以后,其填充性能更佳,从而获得更好的导热性能。

此外,球形粉体流动性好,对导热体系粘度影响小,既有利于导热胶生产端加工,又有助于用胶端点胶或灌封工艺效率与效果提升。从下表可以看出,相对于片状与类球形氧化铝,采用球形氧化铝制备的导热灌封胶,黏度更小,触变性更优。

研究者认为球状结构结构稳定性强,表面能小,颗粒之间不容易粘结,因此触变性好;而片状氧化铝易形成桥状网络,填料颗粒之间容易粘附,造成流动阻力大。

因此,选择球状氧化铝作为导热填料时,综合性能更优。

但并不是所有的导热粉体都容易加工成球形。目前适合做导热粉体的材料中,只有氧化铝和氧化硅在大批量生产的前提下易球化。而氮化硼和氮化铝球化过程中易氧化,氢氧化铝则不能球化。

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