Keo dẫn nhiệt dùng cho thiết bị điện tử và thiết bị điện
Haktak cung cấp các loại keo dẫn nhiệt giúp kết dính các bộ phận với nhau đồng thời tản nhiệt khỏi đèn LED, mô-đun nguồn, các thành phần pin xe điện, bộ điều khiển, cảm biến và thiết bị điện tử công nghiệp.
Lộ trình tuyển chọn
Keo nhiệt sẽ phát huy hiệu quả khi các yêu cầu về nhiệt, cơ học và quy trình được thiết kế đồng bộ.
- Xác định đường truyền nhiệt Nguồn nhiệt, bề mặt làm mát, diện tích tiếp xúc và nhiệt độ của chi tiết mục tiêu.
- Kiểm soát đường nối Khoảng cách, độ phẳng, thể tích phân phối, kích thước chất độn và áp suất lắp ráp.
- Cân bằng giữa căng thẳng và sức mạnh Độ bám dính, mô-đun đàn hồi, sự không tương thích về hệ số giãn nở nhiệt (CTE), rung động và chu kỳ nhiệt.
- Xác minh độ tin cậy Trở kháng nhiệt, an toàn điện môi, quá trình lão hóa, độ ẩm và tính lặp lại trong sản xuất.
Chất kết dính dẫn nhiệt là gì?
Keo dẫn nhiệt là các vật liệu kết dính chứa các hạt dẫn nhiệt. Chúng giúp truyền nhiệt từ các linh kiện sang bộ tản nhiệt, vỏ máy, chất nền kim loại hoặc tấm làm mát, đồng thời đảm bảo khả năng gắn kết cơ học. Tùy thuộc vào công thức, chúng còn có thể cung cấp các tính năng như cách điện, chống rung, bịt kín hoặc hỗ trợ kết cấu.
Khi nào nên sử dụng keo dẫn nhiệt
Keo dẫn nhiệt rất hữu ích trong trường hợp cần dán cố định hoặc bán cố định một chi tiết trong khi nhiệt được truyền qua vùng dán.
Mô-đun LED và hệ thống chiếu sáng
Gắn kết các đèn LED, chất nền, vỏ đèn hoặc bộ tản nhiệt đồng thời giúp dẫn nhiệt ra khỏi các nguồn sáng có công suất cao.
Điện tử công suất
Gắn các linh kiện, mô-đun, bộ tản nhiệt hoặc đế kim loại vào những vị trí mà khả năng truyền nhiệt và độ tin cậy về mặt điện là yếu tố quan trọng.
Hệ thống pin xe điện
Hỗ trợ liên kết nhiệt, cách nhiệt và độ ổn định cơ học trong các mô-đun liên quan đến pin, các khu vực BMS và hệ thống sạc.
Cảm biến và bộ điều khiển
Dùng để gắn các bộ phận sinh nhiệt hoặc các mô-đun nhỏ ở những vị trí khó sử dụng vít, kẹp hoặc miếng đệm.
Thiết bị viễn thông và dữ liệu
Nâng cao hiệu quả truyền nhiệt trong các cụm linh kiện nhỏ gọn, mật độ cao, đòi hỏi hiệu suất nhiệt ổn định trong thời gian dài.
Điện tử công nghiệp
Kết hợp khả năng bám dính, quản lý nhiệt và độ bền trong môi trường cho các bộ điều khiển, bộ điều khiển động cơ, bộ nguồn và các mô-đun.
Các công thức hóa học phổ biến của keo dán nhiệt
Các loại hợp chất hóa học khác nhau mang lại sự cân bằng khác nhau giữa độ bền, độ dẻo dai, tốc độ đóng rắn, khả năng chịu nhiệt và khả năng kiểm soát ứng suất.
- Keo epoxy dẫn nhiệt: độ bám dính cao, khả năng chịu lực vững chắc, độ bền tốt và các tùy chọn cách nhiệt.
- Keo silicone dẫn nhiệt: liên kết linh hoạt, giảm ứng suất, khả năng chịu chu kỳ nhiệt và khả năng bịt kín.
- Keo acrylate dẫn nhiệt: các phương án đóng rắn nhanh hơn cho quy trình lắp ráp công suất cao, trong trường hợp hình dạng chi tiết cho phép.
- Hệ thống lai tùy chỉnh: độ nhớt đã điều chỉnh, độ cứng, phương pháp đóng rắn, tính năng nhiệt và độ bám dính với bề mặt nền.
Cách chọn keo dẫn nhiệt
Đừng chỉ dựa vào chỉ số W/mK để lựa chọn. Hiệu suất làm mát thực tế phụ thuộc vào độ dày lớp liên kết, chất lượng tiếp xúc, độ bám dính, quá trình đóng rắn, áp suất, diện tích bề mặt tiếp xúc và độ tin cậy lâu dài.
| Yếu tố lựa chọn | Cần định nghĩa điều gì | Tại sao điều này lại quan trọng |
|---|---|---|
| Mục tiêu nhiệt | Độ dẫn nhiệt, trở kháng nhiệt, công suất nguồn nhiệt, nhiệt độ mục tiêu | Xác định xem chất kết dính có thể truyền đủ nhiệt trong quá trình lắp ráp cuối cùng hay không. |
| Độ dày đường nối | Khoảng hở, độ phẳng, thể tích phân phối, kích thước chất độn, áp suất lắp ráp | Một đường keo mỏng hơn nhưng được phủ đầy đủ có thể mang lại hiệu quả cao hơn so với loại keo có hệ số W/mK cao hơn nhưng độ bám dính kém. |
| Độ bám dính trên bề mặt nền | Nhôm, đồng, gốm, bảng mạch in (PCB), nhựa, thủy tinh, kim loại tráng phủ hoặc các bề mặt composite | Độ bám dính phụ thuộc vào năng lượng bề mặt, độ nhám, độ sạch và quá trình xử lý trước. |
| Áp lực cơ học | Độ cứng, mô-đun đàn hồi, sự không tương thích về hệ số giãn nở nhiệt (CTE), rung động, chu kỳ nhiệt, tính dễ vỡ của linh kiện | Ngăn ngừa hiện tượng nứt, bong tróc, cong vênh PCB và ứng suất tại các mối hàn. |
| Yêu cầu về điện | Độ bền điện môi, điện trở suất thể tích, khoảng cách cách điện, mức điện áp | Điều này rất quan trọng đối với đèn LED, hệ thống pin, điện tử công suất và các thiết bị cao áp. |
| Quy trình xử lý | Khô ở nhiệt độ phòng, khô bằng nhiệt, khô bằng tia UV, khô hai thành phần, thời gian cố định | Chất kết dính phải phù hợp với tốc độ sản xuất, thiết bị, hình dạng chi tiết và các vùng bóng. |
| Độ tin cậy | Chu kỳ nhiệt, lão hóa do độ ẩm, rung động, tiếp xúc với hóa chất, thoát khí | Xác nhận độ bám dính và hiệu suất nhiệt ổn định sau khi chịu ứng suất tương tự như trong điều kiện thực tế. |
Keo dẫn nhiệt so với các chất dẫn nhiệt (TIM) khác
Keo dẫn nhiệt chỉ là một trong các loại giải pháp giao diện dẫn nhiệt. Loại keo này phát huy hiệu quả tối đa khi cần cả khả năng kết dính lẫn truyền nhiệt.
| Vật liệu | Phù hợp nhất cho | Ưu điểm | Các hạn chế cần kiểm tra |
|---|---|---|---|
| Keo dẫn nhiệt | Liên kết kết hợp với truyền nhiệt | Kết nối cơ khí, ít chi tiết hơn, giao diện ổn định | Sửa chữa, ứng suất, quy trình đóng rắn, kiểm soát đường nối |
| Miếng tản nhiệt | Khoảng trống được kiểm soát và cụm lắp ráp có thể tháo rời | Sạch sẽ, dễ lắp đặt, cách điện | Độ nén, áp suất tiếp xúc, dung sai độ dày |
| Keo tản nhiệt | Đường nối mỏng kết hợp với kẹp cơ học | Điện trở bề mặt thấp, khả năng thấm ướt tốt | Hút nước ra, làm khô, không liên kết kết cấu |
| Gel làm mát | Khoảng cách không đều và phân phối tự động | Ít gây căng thẳng, khả năng lấp đầy khe hở tốt, dễ dàng trong quá trình bôi | Nhiều thiết kế không có sự cố định cấu trúc vững chắc |
| Chất trám cách nhiệt | Đóng gói và bảo vệ | Tản nhiệt, cách nhiệt, bảo vệ môi trường | Khả năng sửa chữa, phản ứng tỏa nhiệt, co ngót, ứng suất của chi tiết |
Ma trận ứng dụng và thiết kế
| Đơn đăng ký | Hướng dán thông thường | Các yêu cầu chính | Trọng tâm của quá trình xác thực |
|---|---|---|---|
| Tấm nền LED nối với bộ tản nhiệt | Keo epoxy hoặc silicone dẫn nhiệt | Truyền nhiệt, an toàn điện môi, lão hóa nhiệt, đường nối ổn định | Nhiệt độ đèn LED, độ bám dính sau quá trình lão hóa nhiệt, độ ổn định của mô-đun quang học |
| Bộ phận nguồn gắn vào vỏ kim loại | Keo nhiệt có độ bền cao hoặc keo nhiệt dẻo | Độ bám dính, trở kháng nhiệt, cách điện, khả năng chống rung | Chu kỳ nhiệt, rung động, phá vỡ điện môi, độ bền kéo/cắt |
| Hệ thống điện tử của pin xe điện | Keo cách nhiệt hoặc vật liệu liên kết nhiệt dẻo | Độ bền điện môi, ứng suất thấp, khả năng chống ẩm, tính lặp lại của quy trình | An toàn điện áp cao, thử nghiệm thay đổi nhiệt độ, thử nghiệm lão hóa độ ẩm |
| Gắn cảm biến hoặc mô-đun | Keo nhiệt silicon hoặc acrylate ít gây căng thẳng | Phân phối có kiểm soát, ứng suất thấp, vùng liên kết nhỏ gọn, độ tin cậy cao | Độ ổn định đầu ra, độ rung, độ lệch nhiệt độ, độ bám dính |
| Thiết bị điều khiển công nghiệp | Keo dán chịu nhiệt gốc epoxy, silicone hoặc polyurethane | Truyền nhiệt, hỗ trợ làm kín, khả năng chống hóa chất và chống ẩm | Lão hóa trong điều kiện thực tế, rung động, sốc nhiệt, hiệu suất quá trình |
Các yếu tố cần xem xét về xử lý và độ tin cậy
Việc phân phối và độ nhớt
Độ nhớt quyết định hình dạng hạt, khả năng thấm ướt, sự lắng đọng của chất độn, áp suất phun và đường nối cuối cùng. Các vật liệu có tính thixotropic giúp ngăn ngừa hiện tượng chảy xệ, trong khi các vật liệu có độ nhớt thấp hơn có thể lấp đầy các khe hở hẹp dễ dàng hơn.
Chuẩn bị bề mặt
Keo dán nhiệt cần bề mặt sạch. Dầu, oxit, chất tách khuôn, bụi hoặc cặn chất hàn có thể làm giảm độ bám dính và tính ổn định nhiệt. Một số loại nhựa hoặc bề mặt có lớp phủ có thể cần xử lý bằng plasma, hiệu ứng corona hoặc sơn lót.
Hồ sơ điều trị
Quá trình đóng rắn ảnh hưởng đến độ bám dính, mô-đun đàn hồi, độ co ngót và tính chất nhiệt. Cần kiểm chứng thời gian cố định, thời gian đóng rắn hoàn toàn, thời gian tiếp xúc với nhiệt, tỷ lệ trộn hai thành phần và quá trình đóng rắn ở các vùng bóng (nếu có).
Ổn định lâu dài
Quá trình thay đổi nhiệt độ, độ ẩm, rung động và lão hóa ở nhiệt độ cao có thể làm thay đổi độ bám dính và trở kháng nhiệt. Các thử nghiệm độ tin cậy cần phản ánh đúng các điều kiện thực tế khi sử dụng.
Phát triển keo dính nhiệt theo yêu cầu
Nếu các loại keo nhiệt tiêu chuẩn không phù hợp với quy trình lắp ráp của quý khách, Haktak có thể hỗ trợ phát triển vật liệu theo yêu cầu riêng về độ dẫn điện, độ bám dính, độ nhớt, phương pháp đóng rắn, độ cứng và tính cách điện.
Xác định giao diện
Hãy cung cấp thông tin về nguồn nhiệt, chất nền, khe hở, diện tích liên kết, bề mặt làm mát, điện áp hoạt động và môi trường.
Thuộc tính trận đấu
Điều chỉnh sao cho phù hợp các thông số: độ dẫn nhiệt, độ bám dính, mô-đun đàn hồi, độ nhớt, tính chất điện môi và phương pháp đóng rắn.
Lập mẫu và thử nghiệm
Kiểm tra các thông số về trở kháng nhiệt, độ bám dính, quá trình đóng rắn, cách điện, quá trình lão hóa và độ tin cậy cơ học.
Chuẩn bị sản xuất
Tối ưu hóa quy trình đóng gói, bảo quản, phân phối, phạm vi quy trình và kiểm soát chất lượng cho sản xuất hàng loạt.
Bạn cần trợ giúp trong việc lựa chọn keo dẫn nhiệt?
Vui lòng cung cấp thông tin về vật liệu nền, nguồn nhiệt, diện tích dán, khe hở, mục tiêu nhiệt, quy trình đóng rắn, yêu cầu về điện áp và kế hoạch kiểm tra độ tin cậy. Haktak có thể đề xuất loại keo dán nhiệt phù hợp hoặc phát triển công thức tùy chỉnh.
Hướng dẫn kỹ thuật liên quan
Keo dẫn nhiệt là gì?
Tìm hiểu những kiến thức cơ bản về vật liệu kết dính nhiệt và vai trò của chúng trong lĩnh vực điện tử.
Đọc hướng dẫnĐộ dẫn nhiệt so với trở kháng nhiệt
Hãy tìm hiểu lý do tại sao hiệu suất thực tế của vật liệu cách nhiệt không chỉ đơn thuần là con số W/mK.
Đọc hướng dẫnCâu hỏi thường gặp về keo dẫn nhiệt
Keo dẫn nhiệt là gì?
Keo dẫn nhiệt là một loại vật liệu kết dính có chứa chất độn dẫn nhiệt để truyền nhiệt trong quá trình gắn các bộ phận lại với nhau. Loại keo này có thể giúp giảm bớt nhu cầu sử dụng các chi tiết gắn cơ khí riêng biệt trong một số thiết kế nhất định.
Keo dẫn nhiệt có dẫn điện không?
Không phải lúc nào cũng vậy. Nhiều loại keo dẫn nhiệt có tính cách điện. Các kỹ sư nên xác nhận độ bền điện môi, điện trở suất thể tích và các yêu cầu về điện áp trước khi lựa chọn.
Độ dẫn nhiệt cao hơn có phải lúc nào cũng tốt hơn không?
Không. Trong quá trình lắp ráp thực tế, độ dày lớp kết dính, khả năng thấm ướt, chất lượng tiếp xúc, quá trình đóng rắn, áp suất và trở kháng nhiệt có thể quan trọng hơn chỉ riêng hệ số dẫn nhiệt (W/mK).
Khi nào tôi nên sử dụng keo tản nhiệt thay vì miếng tản nhiệt?
Sử dụng keo nhiệt khi cần cả khả năng kết dính và truyền nhiệt. Sử dụng miếng đệm nhiệt khi cụm lắp ráp cần có các bộ phận có thể tháo rời, lấp đầy khe hở có kiểm soát hoặc tiếp xúc dựa trên lực nén mà không cần kết dính vĩnh viễn.
Keo dẫn nhiệt có thể thay thế ốc vít được không?
Trong một số thiết kế, đúng vậy. Keo nhiệt có thể đảm bảo khả năng gắn kết cơ học và truyền nhiệt, nhưng thiết kế phải đáp ứng các yêu cầu về độ bền liên kết, độ bền theo thời gian, khả năng chịu rung động và khả năng sửa chữa.
Haktak có cung cấp các công thức keo dính nhiệt tùy chỉnh không?
Đúng vậy. Haktak có thể tùy chỉnh các tính chất của keo nhiệt như độ dẫn điện, độ nhớt, độ cứng, độ bám dính, phương pháp đóng rắn, tính chất điện môi và khả năng chịu nhiệt.