{"id":33637,"date":"2026-08-31T09:25:20","date_gmt":"2026-08-31T09:25:20","guid":{"rendered":"https:\/\/trumonytechs.com\/?p=33637"},"modified":"2026-09-28T02:55:54","modified_gmt":"2026-09-28T02:55:54","slug":"avances-en-los-materiales-de-interfaz-termica-sin-silicona","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.trumonytechs.com\/es\/advances-in-silicone-free-thermal-interface-materials\/","title":{"rendered":"Avances en materiales de interfaz t\u00e9rmica sin silicona"},"content":{"rendered":"

Los materiales de interfaz t\u00e9rmica sin silicona se ganan un lugar en un paquete de bater\u00edas donde la fuga o desgasificaci\u00f3n de silicona pondr\u00eda en riesgo la trayectoria de calor entre la celda y el refrigerante. Para un ingeniero t\u00e9rmico de paquetes, la pregunta es espec\u00edfica: \u00bfEste conjunto contiene superficies, sensores o uniones adhesivas que la contaminaci\u00f3n por silicona puede degradar? \u00bfY puede una qu\u00edmica sin silicona mantener la conductividad t\u00e9rmica a trav\u00e9s de los espacios y el envejecimiento que experimentar\u00e1 el m\u00f3dulo? Este art\u00edculo analiza los avances reales en materiales sin silicona. materiales de interfaz t\u00e9rmica<\/a>, c\u00f3mo se comparan con los tipos de silicio en las variables que influyen en la selecci\u00f3n, y d\u00f3nde encajan en un veh\u00edculo el\u00e9ctrico refrigerado por l\u00edquido o en un paquete de almacenamiento de energ\u00eda.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Por qu\u00e9 la exudaci\u00f3n de silicona y la desgasificaci\u00f3n amenazan la trayectoria t\u00e9rmica de la bater\u00eda.<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

El modo de fallo recurrente en los materiales de interfaz t\u00e9rmica de silicona es la migraci\u00f3n. Los siloxanos de bajo peso molecular pueden volatilizarse o filtrarse bajo calor, compresi\u00f3n y baja presi\u00f3n, para luego redepositarse en superficies cercanas. En un m\u00f3dulo de bater\u00eda, la trayectoria del calor va desde la pared de la celda a trav\u00e9s del material de interfaz hasta una placa fr\u00eda. El aceite que se filtra sobre la superficie de sellado de la placa fr\u00eda, la lente de un sensor o una placa de circuito impreso puede reducir la resistencia superficial y la tensi\u00f3n de ruptura, o interferir con la posterior uni\u00f3n y limpieza. Diversas fuentes de informaci\u00f3n describen el mismo mecanismo, lo que supone una limitaci\u00f3n de dise\u00f1o a tener en cuenta en los ensamblajes sensibles a la silicona.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

El control de la contaminaci\u00f3n es la raz\u00f3n pr\u00e1ctica por la que una l\u00ednea de producci\u00f3n puede especificar el uso de productos qu\u00edmicos sin silicona. Cuando se utilizan herramientas tanto para procesos con silicona como sin ella, el siloxano residual puede contaminar las uniones de soldadura y las uniones adhesivas en piezas no relacionadas. Por ello, un equipo puede optar por formulaciones sin silicona y con bajo contenido de COV cuando las normas de uni\u00f3n o limpieza posteriores son estrictas. El factor determinante es la limpieza y la facilidad de reparaci\u00f3n del proceso. Las afirmaciones de que la silicona es t\u00f3xica a un l\u00edmite fijo de partes por mill\u00f3n no est\u00e1n respaldadas aqu\u00ed y deben ser verificadas por un organismo de normalizaci\u00f3n antes de repetirlas.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

La silicona sigue siendo adecuada para la mayor\u00eda de los dispositivos electr\u00f3nicos generales, por lo que la elecci\u00f3n depende del escenario. Cuando un m\u00f3dulo no tiene \u00f3ptica expuesta, ni sensores sensibles a las fugas, ni uniones posteriores que podr\u00edan da\u00f1arse con aceite residual, los materiales de silicona convencionales, como un grasa de silicona termoconductora<\/a> Las almohadillas de silicona siguen siendo una opci\u00f3n razonable. La conveniencia de prescindir de la silicona se hace m\u00e1s evidente a medida que un conjunto incorpora superficies sensibles a la contaminaci\u00f3n o normas de limpieza m\u00e1s estrictas.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\u00bfQu\u00e9 cambios introduce la eliminaci\u00f3n de silicona en la qu\u00edmica de los materiales de interfaz t\u00e9rmica?<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

\u201cEl t\u00e9rmino \u201dsin silicona\u201d describe la matriz, no el relleno, por lo que la parte del material que conduce el calor permanece pr\u00e1cticamente inalterada. Estos sistemas reemplazan la estructura de polisiloxano con acr\u00edlico, poliuretano o pol\u00edmeros modificados con sililo. La conductividad t\u00e9rmica sigue proviniendo de rellenos cer\u00e1micos o met\u00e1licos dispersos en dicha matriz. Por lo tanto, la eliminaci\u00f3n de la silicona no aumenta ni disminuye la conductividad por s\u00ed sola; la composici\u00f3n qu\u00edmica y la concentraci\u00f3n del relleno son las que lo hacen.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Las opciones de formato reflejan en gran medida la gama de silicona, lo que mantiene los m\u00e9todos de ensamblaje familiares. Los productos qu\u00edmicos sin silicona se presentan como rellenos de huecos, almohadillas de huecos, adhesivos termoconductores y grasas. Un equipo generalmente puede igualar un proceso existente, ya sea dispensando un relleno moldeado in situ o colocando troquelados. almohadillas t\u00e9rmicas<\/a>. El comportamiento de curado var\u00eda seg\u00fan la composici\u00f3n qu\u00edmica: algunos sistemas sin silicona no requieren curado y permiten un encendido inmediato, mientras que los adhesivos reactivos de dos componentes priorizan la resistencia de la uni\u00f3n estructural sobre el tiempo de trabajo.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Las qu\u00edmicas en fase de investigaci\u00f3n buscan aumentar la conductividad mediante la ingenier\u00eda de la red de relleno. Los sistemas en estudio incluyen v\u00edas cer\u00e1micas o de carbono orientadas, matrices de poli(l\u00edquido i\u00f3nico) que se est\u00e1n explorando para la adhesi\u00f3n interfacial y materiales de interfaz t\u00e9rmica l\u00edquida<\/a> que combinan metal l\u00edquido con part\u00edculas s\u00f3lidas para mantener unida una red conductora. Estas son indicaciones a tener en cuenta, no especificaciones definitivas. Considere cualquier valor de conductividad o m\u00f3dulo reportado como no confirmado hasta que una hoja de datos y una segunda fuente lo respalden.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Adhesivos termomec\u00e1nicos sin silicona frente a adhesivos con silicona: ventajas y desventajas a tener en cuenta.<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

Los grados libres de silicona tienden a mejorar la contaminaci\u00f3n y el comportamiento diel\u00e9ctrico, pero pueden comprometer el cumplimiento a largo plazo, y cada tendencia requiere verificaci\u00f3n espec\u00edfica para cada grado. La tabla enumera las tendencias y los riesgos t\u00edpicos que deben consultarse en la ficha t\u00e9cnica, no las propiedades fijas de la familia de materiales. El valor en cada celda depende del grado exacto y de sus condiciones de prueba.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n
Variable<\/th>\r\nA base de silicona (t\u00edpico)<\/th>\r\nSin silicona (t\u00edpico, verificar seg\u00fan el grado)<\/th>\r\n<\/tr>\r\n
Contaminaci\u00f3n \/ desgasificaci\u00f3n<\/td>\r\nExudaci\u00f3n y migraci\u00f3n de siloxano bajo calor y compresi\u00f3n.<\/td>\r\nMenor sangrado donde la migraci\u00f3n de siloxano es el riesgo determinante<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
comportamiento diel\u00e9ctrico<\/td>\r\nAdecuado; puede variar con la edad.<\/td>\r\nSe ha informado de un mejor aislamiento en algunos grados analizados.<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
Comportamiento despu\u00e9s del envejecimiento a alta temperatura<\/td>\r\nA menudo permanece viscoel\u00e1stico<\/td>\r\nAlgunos grados probados se endurecen o se vuelven quebradizos.<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
Conductividad t\u00e9rmica<\/td>\r\nEstablecido por relleno, no por matriz<\/td>\r\nEstablecido por relleno, no por matriz<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
Rango de temperatura<\/td>\r\nAmplio y dependiente de la qu\u00edmica.<\/td>\r\nDepende del grado; cons\u00faltelo en la hoja de datos.<\/td>\r\n<\/tr>\r\n<\/tbody>\r\n<\/table>\r\n<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n
\"Diagrama<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n

El comportamiento de envejecimiento es el aspecto que con mayor frecuencia se malinterpreta, por lo que requiere una verificaci\u00f3n. En una prueba de envejecimiento a alta temperatura de 2000 horas a 125 \u00b0C, realizada seg\u00fan la norma JEDEC JESD22-A103E y publicada en la revista *Materials*, un relleno de huecos sin silicona se endureci\u00f3, mientras que el material a base de silicona se mantuvo viscoel\u00e1stico. La muestra sin silicona tambi\u00e9n mostr\u00f3 un mejor comportamiento diel\u00e9ctrico para aplicaciones cr\u00edticas de aislamiento. Este resultado abarca los dos grados probados bajo esa condici\u00f3n de envejecimiento en almacenamiento. No se extiende a todos los productos sin silicona ni a ciclos t\u00e9rmicos de alta y baja temperatura. El paso pr\u00e1ctico consiste en cualificar la dureza envejecida y el comportamiento de la l\u00ednea de uni\u00f3n para el grado espec\u00edfico, en lugar de asumir que se mantienen.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Las comparaciones de conductividad conllevan el mayor mito, y vale la pena corregirlo directamente. Porque conductividad t\u00e9rmica de la almohadilla<\/a> En funci\u00f3n del tipo y la concentraci\u00f3n del relleno, un grado sin silicona no es inherentemente m\u00e1s o menos conductor que uno con silicona. Ambos pueden formularse para un amplio rango de conductividad. Cualquier afirmaci\u00f3n de que los materiales sin silicona superan autom\u00e1ticamente a la grasa o las almohadillas de silicona debe interpretarse como espec\u00edfica para cada grado.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Selecci\u00f3n de una membrana de intercambio i\u00f3nico (TIM) sin silicona para la trayectoria de la celda al refrigerante.<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

La selecci\u00f3n de un material de interfaz t\u00e9rmica (TIM) sin silicona para un paquete comienza con el espacio entre celdas, ya que este determina la clase de material. Es importante que el espacio entre la celda o m\u00f3dulo y la placa fr\u00eda coincidan con la flexibilidad del material. Los espacios amplios e irregulares favorecen el uso de un relleno adaptable que rellene los huecos a baja presi\u00f3n, mientras que las interfaces delgadas y planas admiten una almohadilla m\u00e1s fina o una pel\u00edcula dispensada. Una discrepancia en este aspecto se manifiesta como aire atrapado y puntos calientes, por lo que es fundamental confirmar el espacio m\u00e1ximo de apilamiento antes de definir el formato.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\"Trayectoria<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n

El estr\u00e9s de ensamblaje y la automatizaci\u00f3n influyen tanto en el formato como las caracter\u00edsticas t\u00e9rmicas. Un relleno sin silicona de bajo m\u00f3dulo que se comprime hasta formar una l\u00ednea de uni\u00f3n m\u00ednima sin sobrecargar las celdas delicadas puede ser m\u00e1s valioso que una conductividad ligeramente superior que requiere una fuerza de sujeci\u00f3n elevada. Un material de moldeo in situ dispensable tambi\u00e9n se adapta mejor a las l\u00edneas de empaquetado automatizadas que las almohadillas colocadas manualmente. Cuando la interfaz tambi\u00e9n soporta carga estructural, un adhesivo termoconductor sin silicona inclina la decisi\u00f3n hacia la resistencia de la uni\u00f3n y el tiempo de curado, lo que a su vez limita el tiempo de ciclo.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

El curado, la facilidad de mantenimiento y el aislamiento completan la selecci\u00f3n y se vinculan con los objetivos del ciclo de vida del paquete. Un relleno no curable permite realizar una prueba de potencia de l\u00ednea inmediatamente. Un adhesivo reactivo se fija en su posici\u00f3n, pero complica el retrabajo y el desmontaje al final de la vida \u00fatil, una limitaci\u00f3n que importa ya que los paquetes est\u00e1n dise\u00f1ados para seguridad de la bater\u00eda y refrigeraci\u00f3n l\u00edquida<\/a>, facilidad de mantenimiento y reciclaje. Dado que la mayor\u00eda de las interfaces de los paquetes tambi\u00e9n deben aislar el\u00e9ctricamente la celda de la placa fr\u00eda, confirme la rigidez diel\u00e9ctrica en la l\u00ednea de uni\u00f3n envejecida y comprimida, utilizando las pruebas mec\u00e1nicas, geom\u00e9tricas y diel\u00e9ctricas apropiadas para cada propiedad. Una exposici\u00f3n al envejecimiento como la JEDEC JESD22-A103E establece las condiciones de almacenamiento antes y despu\u00e9s de las cuales se realizan esas pruebas por separado. Por s\u00ed sola, no mide la dureza, el espesor de la l\u00ednea de uni\u00f3n ni la rigidez diel\u00e9ctrica. Verificar estas cuatro variables en conjunto garantiza que una opci\u00f3n sin silicona sea s\u00f3lida durante toda la vida \u00fatil del m\u00f3dulo.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

D\u00f3nde encajan los TIM sin silicona<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

La qu\u00edmica sin silicona resulta adecuada en entornos donde las normas de limpieza y las limitaciones de fabricaci\u00f3n ya desaconsejan su uso. Los paquetes de bater\u00edas para veh\u00edculos el\u00e9ctricos y sistemas de almacenamiento de energ\u00eda son un ejemplo de ello. Cuando un dise\u00f1o busca mantener las celdas a temperaturas cercanas a la ambiente y considera que las fluctuaciones prolongadas hacia los l\u00edmites superiores de la celda representan un riesgo para la vida y la seguridad, el material de interfaz debe resistir los ciclos t\u00e9rmicos sin da\u00f1ar las placas de refrigeraci\u00f3n, los sensores ni las uniones. Los sistemas de almacenamiento de energ\u00eda en bater\u00edas se enfrentan a los mismos desaf\u00edos a mayor escala, por lo que los rellenos y adhesivos sin silicona son una opci\u00f3n com\u00fan en los dise\u00f1os t\u00e9rmicos de los paquetes.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\"Ensamblaje<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n

M\u00e1s all\u00e1 de las bater\u00edas, esta misma regla se aplica a cualquier conjunto sensible a la silicona. Los componentes \u00f3pticos, sensores, dispositivos m\u00e9dicos y componentes aeroespaciales pueden ser intolerantes a la fuga o desgasificaci\u00f3n, por lo que se utilizan materiales sin silicona en estos casos debido a la contaminaci\u00f3n que se produce dentro de un paquete de bater\u00edas. Esta l\u00f3gica de ingenier\u00eda se mantiene incluso si las limitaciones de temperatura y espacio var\u00edan seg\u00fan la aplicaci\u00f3n.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

En el \u00e1mbito de la ciencia de los materiales, el progreso a corto plazo es gradual y depende en gran medida de los rellenos. El refuerzo con nanofillers, las v\u00edas conductoras orientadas y los h\u00edbridos de metal l\u00edquido buscan aumentar la conductividad manteniendo la conformidad, y todos ellos siguen enfrent\u00e1ndose a los mismos requisitos de cualificaci\u00f3n en cuanto a envejecimiento, aislamiento y facilidad de fabricaci\u00f3n. El seguimiento de estos datos de cualificaci\u00f3n es un indicador m\u00e1s fiable del progreso que las cifras de conductividad que se muestran en los titulares.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Conclusi\u00f3n<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

La principal consideraci\u00f3n para los materiales de interfaz t\u00e9rmica sin silicona es que la decisi\u00f3n sobre la contaminaci\u00f3n y la limpieza es prioritaria, y la conductividad, secundaria. Se deben especificar cuando un paquete tenga superficies sensibles a la silicona, normas de fabricaci\u00f3n estrictas o necesidades de mantenimiento y aislamiento que la filtraci\u00f3n de silicona podr\u00eda comprometer, y se debe mantener la silicona cuando no existan dichas presiones. La propiedad que con mayor frecuencia se interpreta err\u00f3neamente es el envejecimiento. Dado que algunos grados sin silicona se endurecen con el tiempo, es necesario calificar la dureza envejecida, el espesor de la l\u00ednea de uni\u00f3n y la rigidez diel\u00e9ctrica para el grado espec\u00edfico. Se debe utilizar una exposici\u00f3n de envejecimiento por almacenamiento reconocida, como JEDEC JESD22-A103E, como condici\u00f3n, y las pruebas mec\u00e1nicas y diel\u00e9ctricas apropiadas para las mediciones. La compatibilidad del material con el espacio, la tensi\u00f3n de ensamblaje, el curado y el aislamiento a lo largo de esa trayectoria de calor es donde los materiales de interfaz Trumonytechs' y los dise\u00f1os de placas fr\u00edas deben trabajar juntos.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

PREGUNTAS FRECUENTES<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

\u00bfNecesito un relleno de huecos sin silicona para un paquete de bater\u00edas de veh\u00edculos el\u00e9ctricos, o la silicona es aceptable?<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

Esto lo determina la sensibilidad a la contaminaci\u00f3n, no la bater\u00eda en s\u00ed. Especifique un relleno sin silicona cuando el paquete tenga sensores, superficies de sellado o juntas adhesivas sensibles a la fuga, o cuando la l\u00ednea de producci\u00f3n exija normas de bajo contenido de COV y sin silicona. Si no se aplica ninguna de estas condiciones, un material de silicona bien elegido puede funcionar correctamente.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\u00bfUn material de interfaz t\u00e9rmica (TIM) sin silicona pierde conductividad t\u00e9rmica o se vuelve quebradizo despu\u00e9s del envejecimiento t\u00e9rmico?<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

Algunos materiales se endurecen con el tiempo, por lo que esto debe verificarse para cada producto espec\u00edfico. Un estudio publicado sobre el envejecimiento por almacenamiento a alta temperatura (125 \u00b0C) durante 2000 horas, conforme a la norma JEDEC JESD22-A103E, revel\u00f3 que un relleno de huecos sin silicona se endureci\u00f3, mientras que uno con silicona se mantuvo viscoel\u00e1stico. Por ello, el comportamiento mec\u00e1nico y diel\u00e9ctrico tras el envejecimiento debe evaluarse individualmente para cada material.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\u00bfPuede la desgasificaci\u00f3n de la silicona contaminar la placa fr\u00eda, las celdas o la placa de circuito impreso de un m\u00f3dulo?<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

S\u00ed, y ese riesgo es la principal raz\u00f3n por la que existen materiales sin silicona. Los siloxanos de bajo peso molecular pueden migrar bajo calor y compresi\u00f3n hacia las superficies de sellado, los sensores o las placas, lo que reduce la resistencia superficial y la tensi\u00f3n de ruptura, o dificulta la posterior adhesi\u00f3n y limpieza.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\u00bfLos materiales de interfaz t\u00e9rmica (TIM) sin silicona son siempre m\u00e1s conductores que los que contienen silicona?<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

No; la conductividad depende del tipo y la concentraci\u00f3n del relleno, no de si la matriz est\u00e1 libre de silicona. Ambas composiciones qu\u00edmicas pueden formularse en un amplio rango de conductividad, por lo que conviene comparar los grados en lugar de las familias de materiales.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Lecturas adicionales<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n