用于机载电子设备散热的导热垫片用粉体解决方案

2023-10-16
来源:金戈新材

机载电子设备是装在飞机上各种雷达等电子设备的总称,主要用于实施空中警戒、侦察、保障准确航行和飞行安全等工作。然而,机载电子设备在运行时势必会产生大量的热量,仅依靠元器件与印制板接触面的传导和非接触面的辐射的自然散热已经不能满足元器件的散热需求,需要采用导热界面材料来实现高效散热。

常用的热界面材料包括导热垫片、导热凝胶、导热硅脂、导热灌封胶、导热环氧胶、导热聚氨酯、导热丙烯酸等。基于机载电子设备对可靠性和一致性的高度要求,导热垫因为操作工艺简单、性能稳定而得到了广泛应用。不过,由于机载电子设备运行环境较为恶劣,其对导热垫片的性能要求较为严格,主要体现在高导热、高低温环境要求、振动要求及气候防护要求等。

机载电子设备用导热垫片的性能要求

导热率:目前主流的导热垫厂家提供的产品导热系数一般为5 W/(m·K)和8 W/(m·K),最高可达15 W/(m·K)。

电性能:机载电子设备常用电压包括270、115 V等,一般要求导热垫击穿电压在5000 V以上,电气强度在10 kV/mm以上,以确保元器件与散热器的可靠绝缘。

力学性能:目前国产导热垫密度在2.5~3.5 g/cm3之间,考虑机载电子设备一贯以来的减重需求,尽量选用低密度导热垫。硬度指标(shore 00)范围较大,邵氏硬度一般在30~80之间。撕裂强度指标在0.4~0.6 kN/m,选用时应尽量考虑强度较大的产品,压缩率为25%等。

耐温性:指导热垫在125 ℃环境下500 h/1000 h后的热阻,低温性能是-55 ℃环境下500 h/1000 h后的热阻,高低温变化变化性能是指从-55~125 ℃、升降温速率为10 ℃/min,极限温度停留时间30 min,总共500 h/1000 h后的热阻。此3项指标代表导热垫抗高低温及温度变化能力,一般应选取指标变化较小的产品。

气候环境适应性:气候环境适应性包括盐雾、霉菌、湿热、淋雨、流体污染、砂尘等性能,主要证明产品满足全寿命周期的使用要求。由于导热垫片一般安装在模块内部,不直接面对气候环境,因此该项性能可随整机进行测试。同时,也可按相应国军标单独完成如盐雾96 h、湿热28 d或霉菌10 d等试验,完成后对导热垫性能进行热阻测试。完成试验后的导热垫片导热性能都存在不同程度的降低,应选取性能变化较小的导热垫片。

导热垫片如何才能实现以上性能?导热粉体是关键。

导热垫片是以高分子材料为基体,填充无机绝缘导热粉体制成的复合材料。基体一般选用硅油、橡胶和树脂类材料,导热粉体则包括陶瓷粉体,如角形氧化铝/准球形氧化铝/球形氧化铝、类球形氧化镁、硅微粉、氧化锌、氮化硼、耐水解氮化铝等。然而传统单一的导热粉体难以满足机载电子日趋复杂化、尖端化和智能化的要求。为此金戈新材选用合适的导热粉体,根据每种材料的粒径、形态,通过特殊的表面工艺处理,制备GD高导热粉体材料。这些导热粉体在体系中可形成最大的堆砌密度,建立致密的导热网络通路,从而实现高效热传导效率,同时粉体与树脂相容性好,对材料的力学性能等影响小,保证导热垫片在运行时保持良好的稳定性。目前我司开发了一系列导热垫片用导热剂产品:如GD-S1504A,GD-S2009A,GD-S3005A,GD-S802A,GD-S995A,GD-S11V0,GD-S11V1等,可制备导热系数1-12W/m·K性能稳定的高导热垫片,确保电子设备敏感的元器件或者模组必须在特定的温度范围内正常工作。欲知上述产品更多信息,可点击右下方客服咨询,致电0757-87572711,我们会安排相关人员与您尽快联系,或直接致电业务经理。金戈新材可根据您的需求,提供定制化功能性粉体解决方案。


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