Применение сферического порошка оксида алюминия в области теплопроводности.
Сферический порошок оксида алюминия (теплопроводящие микросферы оксида алюминия) стал ключевым функциональным материалом в электронике, возобновляемой энергетике, современной керамике, катализе и прецизионной обработке благодаря своим основным преимуществам, таким как высокая теплопроводность, высокая изоляция, высокая сферичность, высокая наполняемость, низкая вязкость и химическая стабильность. На основе авторитетных научных исследований и отраслевых стандартов ниже приводится краткое описание его основных областей применения.
I. Электронная упаковка и терморегулирование
1. Эпоксидная формовочная смесь (ЭМС)/герметизирующий материал
– В качестве основного теплопроводящего и изолирующего наполнителя он используется в корпусах интегральных схем, силовых устройств, светодиодов и датчиков для улучшения теплопроводности корпуса, снижения теплового сопротивления и уменьшения деформации.
– Сферическая структура обеспечивает высокую степень заполнения (до 70–85 мас.%), снижает вязкость смолы, улучшает текучесть и формуемость, а также подходит для современных упаковочных материалов (Fan-out, 2.5D/3D, SiP). Сферический оксид алюминия: Сферический оксид алюминия может улучшить теплопроводность EMC с 0,8–1,2 Вт/(м·К) при использовании обычных наполнителей до 2,0–3,5 Вт/(м·К) и значительно снизить коэффициент теплового расширения.
2. Заполнитель/герметизирующий клей:
– Используется в современных системах упаковки, таких как BGA, CSP и Flip-Chip, заполняет зазор между чипом и подложкой, улучшая рассеивание тепла, смягчая тепловые напряжения и повышая надежность.
— Сферические частицы обеспечивают низкую вязкость, хорошие заполняющие свойства и отсутствие пузырьков воздуха в клее. После отверждения теплопроводность может достигать 1,5–2,5 Вт/(м·К).
3. Термоинтерфейсный материал (ТИМ):
– Основной наполнитель в термопастах, термогелях, термопрокладках и термоклеях, используемый для рассеивания тепла в процессорах/видеокартах, силовых модулях, IGBT-транзисторах и оптических модулях. – Преимущества: высокое содержание наполнителя, низкая вязкость, высокая теплопроводность, изоляционные свойства и высокая термостойкость; теплопроводность может достигать 3,0–6,0 Вт/(м·К), что значительно превосходит показатели обычного оксида алюминия.
II. Тепловое регулирование транспортных средств на новых источниках энергии и систем хранения энергии.
1. Система терморегулирования батареи.
— Термопроводящие клеи, конструкционные клеи, прокладки и материалы с фазовым переходом, используемые в силовых аккумуляторных модулях/ячейках, обеспечивают эффективную передачу тепла между ячейкой, охлаждающей пластиной и корпусом, подавляя тепловой разгон и увеличивая срок службы. Сферические термопроводящие клеи с наполнителем из оксида алюминия могут снизить тепловое сопротивление батареи на 40–60% и повысить эффективность рассеивания тепла более чем на 30%.
2. Теплоотвод двигателя/электронного управления/силового устройства
– Теплопроводящие заливочные компаунды, гели и изоляционные прокладки, используемые в модулях IGBT, контроллерах двигателей, бортовых зарядных устройствах и преобразователях постоянного тока для решения проблем рассеивания тепла и изоляции при высокой удельной мощности.
III. Передовая керамика и конструкционные материалы
1. Высокоэффективная керамика на основе оксида алюминия
– Сферический порошок оксида алюминия обладает превосходной сыпучестью, высокой спекающей способностью и высокой плотностью (до 97–99%), что делает его пригодным для изготовления керамических компонентов с высокой теплопроводностью, прочностью, износостойкостью и термостойкостью.
Типичные области применения: керамические подложки, керамические подшипники, уплотнения, износостойкие втулки, трубы высокотемпературных печей и высокотемпературные конструкционные компоненты аэрокосмической отрасли. Сферическая керамика из оксида алюминия может достигать теплопроводности 25–30 Вт/(м·К), при этом прочность на изгиб увеличивается на 20–30%, а износостойкость значительно выше, чем у несферической порошковой керамики.
2. Аддитивное производство (3D-печать) керамики
— Сферический порошок оксида алюминия обладает превосходной сыпучестью, рыхлой плотностью и однородностью, что делает его пригодным для SLM, DLP, SLA и других методов 3D-печати керамики для изготовления сложных конструкционных керамических деталей.
– Области применения: компоненты горячих частей авиационных двигателей, биомедицинская керамика и прецизионные керамические конструкционные компоненты.
IV. Промышленность по обработке поверхностей
Сферический оксид алюминия может использоваться в качестве напыляемого покрытия для обработки поверхности заготовок, улучшая теплопроводность, стойкость к окислению, износостойкость и термостойкость покрытия.
V. Термопроводящие клеи и конструкционные пластмассы
– Изоляционные покрытия и заливочные компаунды: используются для изоляции и отвода тепла в электронных трансформаторах, индукторах, источниках питания, преобразователях частоты и фотоэлектрических инверторах.
– Термопроводящие пластмассы и конструкционные пластмассы: термомодифицированные полиамиды, полифениленсульфиды, жидкокристаллические полимеры и т. д., используемые для кронштейнов светодиодов, корпусов радиаторов и электронных конструкционных компонентов.
