ما هي متطلبات مواد الواجهة الحرارية في مجالات التطبيق الشائعة؟

في السنوات الأخيرة، أدى انفجار الخلايا الكهروضوئية والمركبات الكهربائية واتصالات الجيل الخامس (5G) والإلكترونيات المحمولة إلى زيادة متطلبات تبديد حرارة الأجهزة بشكل متزايد. مادة الواجهة الحرارية هي مادة موصلة للحرارة نموذجية يمكن طلاءها على نطاق واسع على عناصر التسخين (أنابيب الطاقة، الثايرستور، أكوام التسخين الكهربائية، إلخ) والمشعات (المشتتات الحرارية، المشتتات الحرارية، إلخ) في العديد من المنتجات الإلكترونية، وبطاريات الطاقة، والمعدات الكهربائية.

1. بطارية طاقة الطاقة الجديدة

باعتبارها مصدر الطاقة الرئيسي لمركبات الطاقة الجديدة، تحتاج بطاريات الطاقة إلى ترتيب أكبر عدد ممكن من خلايا البطارية في مساحة معينة لزيادة نطاق إبحارها. وينتج عن ذلك مساحة محدودة للغاية لتبديد الحرارة في بطارية الطاقة. عند تشغيل السيارة، ستتراكم الحرارة الناتجة عن خلايا البطارية تدريجيًا في مساحة صغيرة لتبديد الحرارة، مما يقلل من كفاءة شحن وتفريغ البطارية ويؤثر على قوة البطارية؛ وفي الحالات الخطيرة، قد يتسبب ذلك في انفلات حراري ويؤثر على سلامة وعمر النظام. لذلك، من الضروري استخدام غراء التأصيص موصل حراريًا مع موصلية حرارية معينة لتحقيق التأصيص بين خلايا البطارية، وكذلك بين مجموعة وحدة البطارية بأكملها ولوحة المشتت الحراري. نظرًا لبطاريات الطاقة الجديدة، فإن نطاق درجة حرارة التشغيل الأمثل لخلايا بطارية الطاقة ضيق جدًا، بشكل عام بين 20-40 درجة مئوية وأقل من 65 درجة مئوية. لضمان سلامة تشغيل السيارة والأداء الأمثل للبطارية، يلزم بشكل عام استخدام مادة لاصقة موصلة للحرارة. تصل الموصلية الحرارية لغراء التأصيص إلى أكثر من 3 وات/(م·ك).

2. العاكس الكهروضوئي

بشكل عام، يجب ألا تقل الموصلية الحرارية للعاكسات الكهروضوئية عن 2.0W/mK، ولا يقل جهد التحمل عن 5kV/mm. في الوقت نفسه، من أجل حماية لوحة دائرة التحكم ومكوناتها من تأثير البيئة الخارجية والقوى الميكانيكية، وحماية سلامة واستقرار الدائرة، يلزم أيضًا أن يكون غراء التأصيص الموصل حراريًا المستخدم في العاكسات الكهروضوئية بعض مقاومة الزلازل، ومقاومة الصدمات، ومقاومة الغبار، ومقاومة الأشعة فوق البنفسجية، ومقاومة للماء والرطوبة، والعزل وغيرها من الخصائص. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن عمر الأنظمة الكهروضوئية يبلغ عمومًا حوالي 20 عامًا، فإن متطلبات العمر الافتراضي للمواد اللاصقة الموصلة للحرارة المستخدمة في العاكسات الكهروضوئية مرتفعة أيضًا نسبيًا، وعادةً ما تزيد عن 8 سنوات.

3. محطة قاعدة 5G

المحطة الأساسية عبارة عن جهاز طبيعي مغلق لتبديد الحرارة. تتمثل طريقة تبديد الحرارة في السماح بنقل حرارة جهاز الطاقة إلى الغلاف أولاً، ومن ثم نقلها من الغلاف إلى الهواء. وبالنظر إلى خصائص معالجة المعدات الإلكترونية في محطات قاعدة 5G، غالبًا ما يتم استخدام تقنية التوزيع في البناء لتحسين كفاءة الأتمتة. لذلك، يجب تحضير المادة اللاصقة الموصلة حرارياً إلى حالة هلامية ذات ضغط منخفض ومعامل ضغط مرتفع.

4. التعبئة والتغليف رقاقة، وتبديد الحرارة

يتم استخدام شحم السيليكون الموصل الحراري ذو الخصائص الريولوجية الجيدة بشكل أساسي للملء بين الرقاقة وقشرة التغليف وقشرة التغليف والمشتت الحراري. نظرًا لأن درجة حرارة عمل الشريحة غالبًا ما تصل إلى 60-70 درجة مئوية، فإن مادة التوصيل الحراري المستخدمة في الشريحة لديها متطلبات توصيل حراري عالية جدًا. عالية، يجب أن تكون أعلى من 5 واط·(م·ك)، وتتطلب خصائص أساسية مثل انخفاض سمك الطبقة اللاصقة، ومرونة عالية، وموصلية حرارية عالية، ومقاومة حرارية منخفضة التلامس، ومعامل تمدد حراري مناسب.

لقد أدى ظهور مجالات التطبيق الناشئة إلى طرح متطلبات أكثر تنوعًا لمواد الواجهة الحرارية، والتي لم تعد تقتصر على تحسين التوصيل الحراري، ولكنها تتطور في اتجاه الوظائف المتعددة، بما في ذلك العزل الكهربائي، والعزل، والموثوقية عالية الأداء، ومثبطات اللهب. والجوانب الأخرى، وذلك من أجل التكيف بشكل أفضل مع الاحتياجات المحددة لمختلف المجالات، وبالتالي تعزيز التقدم التكنولوجي والابتكار في الصناعات ذات الصلة.