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導熱絕緣材料電暈處理技術

2022-02-28【

隨著當代電子技術迅速的發展,電子元器件的集成程度和組裝密度不斷提高,在提供了強大的使用功能的同時,也導致了其工作功耗和發熱量的急劇增大。高溫將會對電子元器件的穩定性、可靠性和使用壽命產生不利的影響。因此為確保證電子元器件所產生的熱量能夠及時的排出,已經成為微電子產品系統組裝的一個重要方面。

導熱界面材料(ThermalInterfaceMaterial,TIM),是一種普遍應用于IC封裝和電子散熱的材料,主要用于填補兩種材料接合或接觸時產生的微空隙和凹凸不平的表面,減小熱阻,提高器件的散熱性能。絕緣導熱墊片多為導熱填料與硅樹脂共混并硫化成的片狀導熱材料,結合了導熱填料的高導熱性及高分子彈性材料優異的表面彈性、電氣絕緣性及化學穩定性,從而成為一類重要的導熱界面材料,具有高絕緣性和導熱性能、低滲油、無污染、較好的柔韌性和彈性以及便于成型和裁切,耐候性出色,長期使用可靠性高,便于拆卸的特點。

樹脂基的導熱材料本身不具有粘性,與聚丙烯酸系壓敏膠粘劑貼合可以改善導熱墊片的可裝配性。但是硅-氧是構成硅樹脂硅氧鏈的骨架,這種螺旋機構的硅氧鏈,使鏈間相互作用力小,表面張力小,因此,硅樹脂基的導熱材料表面張力也極低,只有通過表面處理工藝增強導熱材料的表面極性和表面粗糙度,才能保證壓敏膠粘劑和導熱材料表面好的貼合。電暈作為常規的表面處理技術,具有處理材料范圍廣,高效,且操作簡單,容易控制,處理深度只有納米級,不影響材料機械性能的特點,所以,電暈廣泛使用在對薄膜印刷、涂布和復合工藝的表面處理中。電暈處理原理是通過在電極上施加高頻高壓電,使電極電暈放電。氣體電離后產生的各種能量粒子在強電場的作用下,被加速沖擊處在電極之間的材料表面上,使材料表層分子鏈的化學鍵斷裂而降解,增加表面的粗糙度。在電暈放電時,伴隨產生大量的強氧化劑臭氧,能使高聚物材料表層分子氧化,生成羰基化合物和過氧化合物等。經過上述改性后,達到改善其表面潤濕性和附著性的目的。

電暈機中使用硅橡膠輥作為一種電介質,但是隨著硅橡膠長時間在高能和高溫下的逐漸老化磨損,甚至擊穿,其介電常數也會發生變化,而影響最終的電暈質量。而且溫度對老化壽命影響很大,溫度升高可能導致空間電荷活性增強,易發生局部放電使絕緣壽命縮短,這樣也會影響到被電暈的導熱絕緣材料的性能。隨著電暈的進行,會產生大量的熱量,直接導致被電暈材料以及電暈機內的硅膠輥表面溫度急劇升高。有研究認為,被電暈材料隨著表面溫度的增高,電暈處理程度會加大,使材料表面分子的穩定性變差,增大了表面分子遷移的比例,不利于材料表面的高表面能區域的形成,部分抵消了通過電暈增加材料表面張力的作用。而過低的溫度會使材料表面的分子在極化時能量不足,造成處理表面張力不充分的問題。所以,把材料表面溫度控制在適當的溫度范圍內是電暈處理的一個關鍵問題。




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