半导体导热胶:为何偏爱球形导热粉体?

2023-10-18
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随着5G时代的到来,电子设备趋向于集成化、高速度、多功能兼容和高可靠性以及稳定性发展,这意味着在更小的空间产生更多的热量,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/芯片封装的散热要求越来越高,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,是在配方中填充具有较高导热系数的无机导热粉体,比如Al2O3(氧化铝)、AlN(氮化铝)、BN(氮化硼)、Si3N4(氮化硅)、MgO(氧化镁)、ZnO(氧化锌)、SiC(碳化硅)等。其中,氧化铝、氧化镁由于价格便宜,是导热胶常用的导热填料。常见导热粉体具有多种形态,比如片状、类球形、球形、针状等。但是为什么导热胶里往往偏爱选择球形的导热粉体呢?

这是因为,含有导热粉体的导热胶在流动时,内部的粉体也一直在进行旋转运动,因而粒子的形状对此影响很大。形状越是偏离球形,影响就越大,因为旋转不同形状粒子所需的空间大小不同。而且,想获得更高的导热率,就需要填充更多的导热粉体,那么形状带来的影响将会进一步加大,表现为粘度急剧升高。因此,球状导热粉体本身具有流动性好的特性,其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。另外,研究认为球状导热粉体结构稳定性强,表面能小,颗粒之间不容易粘结,因此触变性好;而片状导热粉体易形成桥状网络,粉体颗粒之间容易粘附,造成流动阻力大。因此,选择球状导热粉体作为填料时,导热胶的综合性能更优。

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