الموصلية الحرارية Epoxy

الموصلية الحرارية Epoxy عبارة عن راتينج حراري أو مادة لاصقة تستخدم في مجموعة متنوعة من التطبيقات. بفضل قوتها العالية ومقاومتها للمواد الكيميائية والتآكل ، والالتصاق الممتاز بمجموعة متنوعة من الأسطح ، فهي مفيدة في العديد من الصناعات المختلفة. تتميز الإيبوكسيات عادةً بموصلية حرارية منخفضة جدًا وهي عازلة للكهرباء مما يجعلها عوازل ممتازة في الإلكترونيات. ومع ذلك ، يمكن تعديل خصائص الإيبوكسي بحشوات مضافة مثل السيراميك والمعدن وألياف الكربون وغيرها. ولكن كيف تؤثر هذه الحشوات المضافة أيضًا على التوصيل الحراري للإيبوكسيات؟

المعدات والمواد

تم قياس عينتين من راتنجات الايبوكسي ، Loctite AA H4500 و PRIMA-SOLDER ™ (EG8020) للتوصيل الحراري (W / m-K) والانتشار الحراري (mm² / s) والحرارة النوعية (MJ / m³K) باستخدام MP- 1 طريقة مصدر المستوى العابر (TPS): الوحدة النمطية القياسية. يتم استخدام MP-1 مع الوحدة النمطية القياسية TPS لقياس متوسط التوصيل الحراري أو الكتلة والانتشار الحراري للمواد الخواص.

Epoxy

Epoxy مصطلح يمكن أن يشير إلى بوليمر صناعي أو راتينج أو مادة لاصقة. تُظهر الإيبوكسيات خصائص ميكانيكية وحرارية مرغوبة ، وانكماشًا منخفضًا أثناء المعالجة ، فضلاً عن مقاومة كيميائية عالية ومقاومة للتآكل. غالبًا ما تستخدم كدهانات وطلاء ومواد لاصقة وفي الأنظمة الكهربائية.

في هذا التطبيق ، نقوم بقياس نوعين مختلفين من الإيبوكسي: Loctite® AA H4500 و PRIMA-SOLDER ™ (EG8020). Loctite® AA H4500 عبارة عن إيبوكسي لاصق غير مملوء من جزأين يشكل روابط قوية جدًا ويحافظ على قوتها على نطاق من درجات الحرارة. PRIMA-SOLDER ™ عبارة عن إيبوكسي من جزأين مملوء بالفضة وله أيضًا قوة رابطة قوية وموصل كهربائيًا وحراريًا (الشكل 1).

منصة القياس 1 (MP-1)

تم تصميم MP-1 لاختبار التوصيل الحراري المطلق والانتشار الحراري والحرارة النوعية للمواد الصلبة والسوائل والمعاجين والمساحيق مع مزيج قوي من مصدر المستوى العابر (TPS ، ISO 22007-2) والأسلاك الساخنة العابرة (THW ، ASTM D7896-19).

عند إجراء قياسات باستخدام طريقة مصدر المستوى العابر (TPS) ، من المهم تحديد حجم مستشعر مناسب للبقاء ضمن عمق الفحص المتاح للعينة ، وكذلك لتلبية إجمالي الوقت المميز (TCT). إذا كان المستشعر صغيرًا جدًا أو كبيرًا بالنسبة للعينة ، فقد لا تكون القياسات حساسة عند قياس الخصائص الحرارية.

مع ميزة تحديد المستشعر الآلي ، يوصي MP-1 باستخدام المستشعر المناسب بناءً على أبعاد العينة. تم اختيار مستشعر 2117-1 من أجل تلبية TCT لحجم عينة أصغر من الايبوكسي.

تم إعداد نموذج MP-1 المتماثل TPS باستخدام الإيبوكسي

تطبيقات  Epoxy

في هذا التطبيق ، تم قياس عينتين من الإيبوكسي ، Loctite AA H4500 و PRIMA-SOLDER ™ (EG8020) ، من أجل التوصيل الحراري (W / m · K) ، والانتشار الحراري (mm2 / s) ، والحرارة النوعية (MJ / m3K) باستخدام MP-1. معالجة راتنجات الايبوكسي هي عملية تحويل السائل إلى مادة صلبة عن طريق تحفيز تفاعل كيميائي. كلا الإيبوكسيات عبارة عن مواد لاصقة قابلة للعلاج بدرجة حرارة الغرفة وتم معالجتها في درجة حرارة الغرفة لمدة 24 ساعة.

النتائج

تم قياس عينات الايبوكسي في التكوين المتماثل باستخدام مستشعر TPS مزدوج نصف قطره 3.2 مم (2117-1). تم استخدام ميزة مصدر المستوى العابر الذكي (iTPS) لتحديد الطاقة المناسبة ووقت الاختبار لاستخدام كل عينة. تم تحديد معلمات القياس المثلى البالغة 5 ثوانٍ و 100 ميغاواط لإيبوكسي Loctite® غير المملوء ، و 2 ثانية و 200 ميغاواط للإيبوكسي المملوء بالفضة PRIMA-SOLDER ™.

الجدول 1. تم قياس الخواص الحرارية لعينات الايبوكسي غير المملوءة (Loctite® AA H4500) والمعبأة بالفضة (PRIMA-SOLDER ™ (EG8020)) باستخدام MP-1 عند 23 درجة مئوية.

ن = 5 ، 3.2 ملم (2117-1) ، 23 درجة مئوية. 5s ، 100mW (إيبوكسي غير مدمج) ، 5s ، 200mW (إيبوكسي مملوء بالفضة).

خاتمة

الايبوكسي متعدد الاستخدامات وقوي للغاية. هناك العديد من أنواع الإيبوكسيات المختلفة التي تستخدم في تطبيقات مختلفة. يمكن أن تؤدي إضافة الحشوات إلى الإيبوكسيات إلى تغيير خصائصها الميكانيكية وخواص الشد والفيزياء الحرارية ، مما يؤثر على التطبيقات التي يتم استخدامها من أجلها. يتميز الإيبوكسي PRIMA-SOLDER ™ (EG8020) المملوء بالفضة بموصلية حرارية أعلى بكثير من إيبوكسي Loctite AA H4500 كما يظهر في هذا التطبيق.