acc silcotherm™ siliconi termoconduttivi

Foglio Prodotto
SILCOTHERM™ SILICONI TERMOCONDUTTIVI
La maggior parte dei componenti elettronici produce calore quando
è in uso. Il calore indesiderato deve essere dissipato dai componenti
per mantenerne le prestazioni ed evitare l’usura prematura degli
apparati. Il bisogno di un trasferimento termico efficiente è diventato
un requisito indispensabile in quanto i componenti sono di
dimensioni sempre più ridotte con potenze sempre più elevate,
questo è particolarmente evidente nei microprocessori, nelle unità di
potenza e nei LED. Qualunque sia l’ingegneria dei componenti attivi,
è essenziale la presenza di un dissipatore che elimini il calore
generato.
Per realizzare un’interfaccia tra il dissipatore e il
componente si utilizzano compound termoconduttivi, senza il loro
impiego, l’aria presente agirebbe da isolante e pregiudicherebbe la
dissipazione del calore.
Questi materiali di interfaccia possono essere di varia natura: adesivi liquidi, paste, gel, incapsulanti, fogli,
rotoli, spray e tamponi. Questi possono anche avere natura chimica diversa. La scelta del materiale dovrà
essere guidata da una combinazione di fattori che include:
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Requisiti termici
Processo di produzione
Condizioni operative ambientali
Necessità di funzionalità addizionali
Non ci dilungheremo nel descrivere tutte le opzioni disponibili ma ci focalizzeremo sull’uso dei siliconi come
basi per la produzione di interfacce termoconduttive ad alte prestazioni.
.
Misurazione della termoconduttività
Il calore può essere trasferito in tre modi:
Conduzione, Convezione, Radiazione. Nell’affrontare l’argomento ci concentreremo solamente sulla
conduzione del calore dalla sua fonte. La conduzione del calore consiste nel trasferimento di energia termica
mediante la vibrazione delle particelle che sono a contatto
fisico l’una con l’altra.
Valori tipici di termoconduttività per
materiali standard
La termoconduttività può essere misurata in diversi modi.
Le più comunemente usate sono le seguenti tre tecniche:
Materiale
Valore W/m°K
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
Metodo lees disk
Metodo del piatto caldo
Metodo del laser flash
La ACC usa il metodo lees disk poiché questo si è
dimostrato essere, nel corso degli anni, probabilmente il
più affidabile tra i metodi diretti di misurazione.
L’unità di misura è il W/m°K (Watt per metro grado
Kelvin)
Thermal Transfer Silicones Application Sheet Revision No5
28/03/12
Rame
Alluminio
Silicio
Alluminio+epossidica
plastiche
Grasso
termoconduttivo
standard
FR4 (scheda PCB)
Aria
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400.00
300.00
120.00 to 150.00
4.00
1.00 to 10.00
0.50
0.30
0.03
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Perché usare i siliconi?
Gli elastomeri e polimeri siliconici hanno particolari proprietà fisiche tra le quali:
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Resistenza a un’ampia gamma di temperature (-115°C – 300°C)
Eccellenti proprietà elettriche
Flessibilità
Durezze diverse (da gel soffici a gomme moderatamente dure)
Resistenza agli UV
Buona resistenza chimica
Resisitenza all’umidità e all’acqua
Nessuna o bassa tossicità
Facilità d’uso
Queste proprietà naturali possono essere ulteriormente esaltate con l’impiego di cariche e additivi chimici per
fornire, quando necessarie, caratteristiche addizionali quali: ritardanti di fiamma, conducibilità termica,
conducibilità elettrica e adesione. Selezionando i polimeri e le cariche è anche possibile modificare la viscosità
e la reologia oltre alla durezza finale e al modulo della gomma polimerizzata. Il controllo della velocità di
polimerizzazione può essere ottenuto sfruttando la chimica dei siliconi per produrre sistemi sia a caldo che a
temperatura ambiente (RTV).
I siliconi possono essere forniti in sistemi mono o bicomponenti. In breve gli incapsulanti siliconici sono molto
versatili e forniscono agli ingegneri progettisti un’ampia possibilità di scelta.
TIPI DI SILICONE TERMOCONDUTTIVI
Dai polimeri siliconici è possibile formulare una varietà di materiali che, oltre all’abilità di trasferire il calore,
possono anche avere funzionalità addizionali delle quali può beneficiare il progettista. Possiamo formulare
quattro tipi base di materiali siliconici:
 Adesivi sigillanti
 Compound per incapsulaggio
 Gap filler
 Grassi non polimerizzanti
Adesivi sigillanti
Il beneficio più evidente di usare un adesivo termoconduttivo è la possibilità di avere il fissaggio del
componente ad un dissipatore eliminando il bisogno di un fissaggio meccanico. Evita anche la possibilità di
movimenti e della formazione di aria che ridurrebbero le prestazioni. Questi prodotti possono essere anche
usati per formare guarnizioni (vedi il bollettino dedicato alle guarnizioni FIPG) che non solo trasferiranno il
calore, ma andranno anche a formare una sigillatura contro l’umidità e altri contaminanti ambientali. Gli adesivi
silconici hanno due chimiche di base:
Condensazione (RTV)
Sistemi monocomponenti che polimerizzano a temperatura ambiente
Sistemi bicomponenti con polimerizzazione a temperatura ambiente
accelerabile
Addizione
Sistemi monocomponenti che richiedono calore per polimerizzare
Possono essere fatte modifiche per variare proprietà fisiche come: reologia, viscosità, durezza, colore, ecc,
che possono essere selezionate per soddisfare specifiche esigenze di progettazione. L’impiego di un adesivo
monocomponente autolivellante consente di applicare ad esempio un rivestimento con proprietà
termoconduttive. Questo sistema è stato utilizzato con successo per rivestire il retro dei megaschermi a led
offrendo sia protezione dagli agenti atmosferici sia dissipando efficacemente il calore dai diodi.
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Poiché l’adesivo viene in contatto con metalli sensibili come il rame, è essenziale che non ci siano sotto
prodotti corrosivi e pericolosi (esempio acido acetico). ACC ha sviluppato una gamma di adesivi a
polimerizzazione neutra (AS14xx, AS17xx, AS27xx e AS18xx) pensando al mercato dell’elettronica e,
includendo tra questi, prodotti termoconduttivi.
Per ulteriori informazioni riguardanti i benefici e la chimica di polimerizzazione, si prega di far riferimento al
bollettino tecnico degli adesivi sigillanti ACC SIlicones.
Compound per incapsulaggio
L’impiego di incapsulanti termoconduttivi è diventata un’opzione sempre più interessante quando si voglia
rimuovere calore da diversi all’interno di una singola unità. La selezione del silicone fluido faciliterà la
rimozione di tutte le intercapedini di aria all’interno dei vari componenti, fornendo quindi un efficace sentiero di
trasmissione del calore. Oltre alla dissipazione del calore, gli incapsulanti siliconici forniscono protezione dalle
vibrazioni, dagli shock termici, da condizioni ambientali estreme. Grazie alla versatilità chimica dei siliconi è
possibile produrre incapsulanti con diverse proprietà fisiche. Di
particolare interesse sono i gel termoconduttivi di nuova
concezione che riducono gli stress meccanici sui più delicati fili di
connessione.
Altre applicazioni tipiche includono l’elettronica del vano motore,
illuminazione led e unità di potenza.
La luce di emergenza che mostriamo qui di fianco, utilizza un
compound siliconico termoconduttivo per sigillare e proteggere
l’elettronica dietro l’insieme dei led HB e mantenerli raffreddati
preservando le prestazioni e allungando la vita del prodotto.
I materiali da incapsulaggio vengono forniti sia come sistemi mono e bicomponenti per addizione e per
condensazione.
Per ulteriori informazioni riguardanti i benefici e la chimica di polimerizzazione, si prega di far riferimento al
bollettino tecnico dei siliconi per incapsulaggio ACC SIlicones.
Gap Fillers
Questi bicomponenti termoconduttivi, paste con rapporto di miscelazione 1:1, polimerizzano formando una
gomma molto soffice. Sono formulati per l’impiego come gap fille flessibili nelle unità elettroniche. Il materiale
polimerizzato non è adesivo, ma rimane flessibile per permettere una buona interfaccia tra i componenti. Si
applicano facilmente e conferiscono un’efficace interfaccia per la dissipazione del calore tra le superfici
rimuovendo l’aria che potrebbe causare l’aumento di temperatura nel componente.
Questi gap filler sono usati in applicazioni dove è necessario interfacciare superfici anche molto irregolari con
distanze da pochi micron a diversi millimetri. Se venisse usato un materiale di interfaccia rigido, la pressione
esercitata quando si prova a eliminare l’aria, potrebbe essere molto dannosa sia per il pcb che per i
componenti molto delicati. L’impiego di un gap filler in forma liquida, permette di poterlo applicare in aree
specifiche e di variarne lo spessore, offrendo così vantaggi sia tecnici che commerciali.
Grassi non polimerizzanti
I grassi siliconici termoconduttivi non polimerizzano, non hanno adesione e mantengono le loro proprietà
fisiche nel tempo. La ragione principale per scegliere un grasso piuttosto che un adesivo è la possibilità di
rilavorare facilmente il componente. Solitamente il componente dovrebbe essere tenuto fermo con un
fissaggio meccanico e la sua funzione è semplicemente di migliorare la dissipazione termica. Questi grassi
siliconici sono stabili e mantengono le loro proprietà anche ad alte temperature di esercizio.
Per una lista completa dei prodotti SILCOTHERM™della ACC Silicones si prega di visitare il sito :
http://www.acc-silicones.it/products/thermal-transfer-silicones/thermal-transfer-full-product-list.ashx
Thermal Transfer Silicones Application Sheet Revision No5
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