DOWSIL TM EA-9189 H مطالعه موردی چسب رسانای حرارتی: یک راه حل قابل اعتماد برای تبعید گرما و پیوند ساختاری

1. موقعیت محصول: چسب سیلیکونی رسانای حرارتی یک جزئی RTV

DOWSIL™ EA-9189 H یک چسب سیلیکونی یک جزئی، سفید، با پخت آلکوکسی و ولکانیزه در دمای اتاق (RTV) از شرکت داو است. برخلاف محصولاتی که نیاز به مخلوط کردن، حرارت دادن یا اتکا به سیستم‌های پخت اسید استیک دارند، EA-9189 H نیازی به مخلوط کردن و حرارت دادن ندارد. این محصول به سادگی با قرار گرفتن در معرض رطوبت محیط در دمای اتاق پخت می‌شود، بدون حرارت اگزوترمیک یا حلال‌های اضافی در طول پخت. این ویژگی مزایای پردازشی واضحی را در محیط‌های تولید الکترونیک که نیاز به تمیزی بالا و سادگی عملیاتی دارند، ارائه می‌دهد.

از نظر شیمیایی، این محصول مخلوطی است که جزء اصلی آن هیدروکسید آلومینیوم اصلاح شده با وینیل تری متوکسی سیلان (۵۳٪-۶۳٪) است که رسانایی حرارتی آن را فراهم می‌کند. این محصول از یک سیستم پخت آلکوکسی خنثی استفاده می‌کند که به مس، آلومینیوم یا سایر بسترهای فلزی خورنده نیست. این محصول برای دستگاه‌ها و کاربردهای الکترونیکی حساس به خوردگی که در آن‌ها چسب‌های سیلیکونی یک جزئی با پخت اسید استیک در دمای اتاق قابل استفاده نیستند، مناسب است.

2. پارامترهای عملکرد اصلی

این پارامترها ترکیبی متعادل از رسانایی حرارتی، عایق الکتریکی، مقاومت در برابر شعله و استحکام مکانیکی را منعکس می‌کنند. رسانایی حرارتی ۰.۸۸ وات بر متر کلوین، سطح متوسطی را در میان چسب‌های RTV یک جزئی نشان می‌دهد که برای نیازهای مدیریت حرارتی در ماژول‌های قدرت، نورپردازی LED و تثبیت قطعات PCB کافی است. رتبه UL 94 V-0 و مقاومت حجمی ۳.۳ * ۱۰ به توان ۱۵ اهم-سانتی‌متر، مناسب بودن آن را در مونتاژهای الکترونیکی حیاتی از نظر ایمنی تضمین می‌کند.

قابل ذکر است که محصول پخت نشده، قوام خمیری غیرجاری از خود نشان می‌دهد، به این معنی که هنگام اعمال بر روی سطوح عمودی یا شیب‌دار، افتادگی یا جاری شدن نخواهد داشت و شکل خود را تا زمان بدون چسبندگی حفظ می‌کند. این خاصیت رئولوژیکی، ارزش عملی در فرآیندهای مونتاژ الکترونیکی که نیاز به توزیع دقیق در فضاهای محدود دارند، ارائه می‌دهد.

3. سناریوهای کاربرد معمول

سناریو ۱: اتصال رسانای حرارتی ترانزیستورها و هیت سینک‌ها در ماژول‌های قدرت

در تولید ماژول‌های قدرت، ترانزیستورهای پرقدرت معمولاً با استفاده از چسب رسانای حرارتی به هیت سینک‌های آلومینیومی متصل می‌شوند. رویکرد متداول به پیچ‌ها همراه با گریس حرارتی متکی است، اما بستن پیچ‌ها باعث تمرکز تنش موضعی می‌شود و گریس حرارتی ممکن است در طول زمان خارج شود یا خشک شود. EA-9189 H پس از پخت، یک اتصال الاستومری انعطاف‌پذیر تشکیل می‌دهد که هم به عنوان تثبیت کننده ساختاری و هم به عنوان یک مسیر هدایت حرارتی پیوسته عمل می‌کند. زمان بدون چسبندگی آن که تقریباً ۲ دقیقه در دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد است، به کاهش زمان انتظار در خط تولید کمک می‌کند.

سناریو ۲: اتصال دفع حرارت برای قطعات نورپردازی LED

اگر گرمای تولید شده توسط چیپ‌های LED در حین کار به طور مؤثر دفع نشود، دمای اتصال افزایش می‌یابد و منجر به افت لومن و کاهش طول عمر می‌شود. EA-9189 H می‌تواند برای اتصال بسترهای آلومینیومی LED به هیت سینک‌ها استفاده شود و هم مسیر هدایت حرارتی و هم دوام طولانی مدت را از طریق مقاومت در برابر آب و هوا و پیری حرارتی الاستومر سیلیکونی فراهم کند. این محصول چسبندگی عالی بدون پرایمر به مواد متداول هیت سینک را نشان می‌دهد - استحکام برشی همپوشانی به ۳۲۷ psi بر روی آلومینیوم و ۳۴۳ psi بر روی مس می‌رسد.

سناریو ۳: تثبیت و آب‌بندی قطعات حساس PCB

برای سیستم‌های PCB حاوی رله‌های باز، موتورهای بدون آب‌بندی و سایر قطعات حساس، ویژگی‌های کم‌ولتاژ EA-9189 H به ویژه مهم است. انتشار سیلکسان‌های با وزن مولکولی پایین می‌تواند باعث آلودگی تماس و خرابی الکتریکی شود و EA-9189 H این خطر را از طریق محتوای کنترل شده کم سیلکسان کاهش می‌دهد. این محصول می‌تواند برای تثبیت قطعات سنگین‌تر مانند سلف‌ها و خازن‌ها بر روی PCB استفاده شود و تنش ناشی از ارتعاش را بر روی اتصالات لحیم کاهش دهد.

4. مورد کاربرد: بهینه‌سازی خط تولید در یک تولیدکننده ماژول قدرت

پیشینه

یک تولیدکننده ماژول قدرت مدت‌ها از راه‌حل پیچ به همراه پد حرارتی برای اتصال MOSFETها به هیت سینک‌های آلومینیومی در خط تولید مبدل DC-DC خود استفاده می‌کرد. این راه‌حل دو مشکل داشت: اول، فرآیند بستن پیچ زمان‌بر بود و نیاز به تجهیزات اضافی کنترل گشتاور داشت؛ دوم، مقاومت حرارتی رابط پد حرارتی به تدریج در طول زمان افزایش می‌یافت و باعث می‌شد برخی از محصولات در تست‌های پیری در دمای بالا از محدودیت‌های افزایش دما فراتر روند.

تنظیم راه‌حل

پس از ارزیابی چندین چسب رسانای حرارتی، تولیدکننده DOWSIL™ EA-9189 H را انتخاب کرد. فرآیند اصلاح شده به شرح زیر بود: توزیع EA-9189 H بین پشت MOSFET و هیت سینک، حفظ موقعیت با یک فیکسچر موقعیت‌یابی، انتظار حدود ۲ دقیقه در دمای اتاق تا زمان بدون چسبندگی، و سپس ادامه به مرحله بعدی فرآیند. فرآیند پخت نیازی به حرارت ندارد و از اثرات دمای بالا بر قطعات پلاستیکی اطراف و اتصالات لحیم جلوگیری می‌کند.

نتایج

پس از تغییر راه‌حل، فرآیند مونتاژ مرحله بستن پیچ را حذف کرد و زمان مونتاژ هر واحد را کاهش داد. در تست‌های پیری در دمای بالا متعاقب آن، نمونه‌های متصل شده با EA-9189 H افزایش دمای پایدار را نشان دادند و تخریب مقاومت حرارتی رابط که با راه‌حل پد حرارتی دیده می‌شد را نشان ندادند. علاوه بر این، رتبه اشتعال UL 94 V-0 EA-9189 H الزامات گواهینامه ایمنی محصول را برآورده کرد.

5. اقدامات احتیاطی استفاده

طبق برگه اطلاعات ایمنی، DOWSIL™ EA-9189 H به عنوان سمی برای تولید مثل دسته ۱B طبقه‌بندی شده است، با عبارت خطر «ممکن است به باروری یا نوزاد متولد نشده آسیب برساند» (H360). اقدامات احتیاطی زیر باید در حین استفاده رعایت شود: قبل از استفاده، تمام دستورالعمل‌های ایمنی را دریافت، بخوانید و دنبال کنید؛ فقط در فضای باز یا در مکانی با تهویه مناسب استفاده کنید؛ از دستکش محافظ، لباس محافظ و محافظ چشم/صورت استفاده کنید؛ در قفل شده نگهداری کنید؛ و محتویات/ظرف را به یک مرکز دفع زباله تایید شده تحویل دهید.

برای نگهداری، محصول باید در ظروف با برچسب مناسب، بسته نگه داشته شده و مطابق با مقررات خاص ملی نگهداری شود. از نگهداری مشترک با اکسیدکننده‌های قوی، پراکسیدهای آلی و مواد مشابه خودداری کنید.

6. خلاصه

ارزش اصلی DOWSIL™ EA-9189 H در ادغام رسانایی حرارتی، اتصال ساختاری و عایق الکتریکی در یک سیستم سیلیکونی یک جزئی با پخت در دمای اتاق نهفته است. برای کاربردهایی مانند ماژول‌های قدرت، نورپردازی LED و مونتاژ PCB که در آن‌ها دفع حرارت و تثبیت باید به طور همزمان در فضای محدود مورد توجه قرار گیرند، این محصول یک راه‌حل دوستانه برای پردازش با عملکرد متعادل ارائه می‌دهد. رتبه اشتعال UL 94 V-0، چسبندگی خوب بدون پرایمر و سازگاری کم‌ولتاژ با قطعات حساس، آن را به یک ماده چسب رسانای حرارتی قابل توجه در تولید الکترونیک تبدیل کرده است.