{"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":"progressi-nei-materiali-di-interfaccia-termica-senza-silicone","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.trumonytechs.com\/it\/advances-in-silicone-free-thermal-interface-materials\/","title":{"rendered":"I progressi dei materiali per interfacce termiche senza silicone"},"content":{"rendered":"

I materiali per l'interfaccia termica privi di silicone trovano impiego nei pacchi batteria laddove la fuoriuscita o il degassamento del silicone metterebbero a rischio il percorso termico tra la cella e il liquido di raffreddamento. Per un ingegnere termico specializzato in pacchi batteria, la questione \u00e8 circoscritta: questo assemblaggio contiene superfici, sensori o giunzioni incollate che la contaminazione da silicone pu\u00f2 degradare? E una chimica priva di silicone pu\u00f2 mantenere la conduttivit\u00e0 termica attraverso gli spazi e l'invecchiamento a cui il modulo sar\u00e0 soggetto? Questo articolo illustra i progressi compiuti nel campo dei materiali privi di silicone. materiali di interfaccia termica<\/a>, come si confrontano con i tipi al silicone in base alle variabili che ne determinano la selezione e dove si inseriscono in un veicolo elettrico raffreddato a liquido o in un pacco batterie.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Perch\u00e9 la fuoriuscita di silicone e il degassamento minacciano il percorso termico della batteria<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

La modalit\u00e0 di guasto ricorrente nei materiali di interfaccia termica a base di silicone \u00e8 la migrazione. I silossani a basso peso molecolare possono volatilizzarsi o trasudare sotto l'effetto del calore, della compressione e della bassa pressione, per poi ridepositarsi sulle superfici circostanti. In un modulo batteria, il percorso del calore va dalla parete della cella attraverso il materiale di interfaccia fino a una piastra di raffreddamento. L'olio che si infiltra sulla superficie di tenuta della piastra di raffreddamento, sulla lente di un sensore o su un circuito stampato pu\u00f2 quindi ridurre la resistenza superficiale e la tensione di rottura, oppure interferire con le successive operazioni di incollaggio e pulizia. Diverse fonti di materiali descrivono lo stesso meccanismo, il che lo rende un vincolo di progettazione da tenere in considerazione negli assemblaggi sensibili al silicone.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Il controllo della contaminazione \u00e8 la ragione pratica per cui una linea di produzione potrebbe specificare l'utilizzo di prodotti chimici privi di silicone. Quando i processi a base di silicone e quelli senza silicone condividono gli stessi utensili, il silossano rilasciato pu\u00f2 contaminare le saldature e gli incollaggi su parti non correlate. Un team potrebbe quindi optare per formulazioni prive di silicone e a basso contenuto di VOC (composti organici volatili) quando le normative di incollaggio o di pulizia a valle sono stringenti. Il fattore determinante \u00e8 la pulizia del processo e la riparabilit\u00e0. Le affermazioni secondo cui il silicone \u00e8 tossico a un limite fisso di parti per milione non sono supportate in questo contesto e dovrebbero essere verificate da un ente di normazione prima di essere ripetute.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Il silicone \u00e8 ancora adatto alla maggior parte dell'elettronica generale, quindi la scelta \u00e8 basata sullo scenario. Quando un modulo non ha ottiche esposte, sensori sensibili alle perdite e collegamenti a valle che l'olio fuoriuscito potrebbe rovinare, i materiali siliconici convenzionali come un grasso siliconico termoconduttivo<\/a> I cuscinetti in silicone rimangono comunque una soluzione valida. La necessit\u00e0 di eliminare il silicone aumenta man mano che un assemblaggio include superfici sensibili alla contaminazione o norme igieniche pi\u00f9 rigorose.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Quali cambiamenti "senza silicone" nella chimica TIM<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

\u201cLa dicitura "senza silicone" si riferisce alla matrice, non al riempitivo, quindi la parte del materiale responsabile della conduzione termica rimane sostanzialmente invariata. Questi sistemi sostituiscono la struttura di base in polisilossano con polimeri acrilici, poliuretanici o modificati con gruppi sililici. La conducibilit\u00e0 termica deriva comunque da riempitivi ceramici o metallici dispersi nella matrice. Pertanto, l'eliminazione del silicone non modifica di per s\u00e9 la conducibilit\u00e0; ci\u00f2 che conta \u00e8 la composizione chimica e la quantit\u00e0 del riempitivo.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Le opzioni di formato rispecchiano in gran parte la gamma di silicone, il che mantiene familiari i metodi di assemblaggio. Le sostanze chimiche senza silicone sono disponibili come riempitivi per spazi vuoti, cuscinetti per spazi vuoti, adesivi termoconduttivi e grassi. Un team pu\u00f2 solitamente replicare un processo esistente, sia che si tratti di erogare un riempitivo formabile in loco o di posizionare elementi fustellati pastiglie termiche<\/a>. Il comportamento di polimerizzazione varia in base alla composizione chimica: alcuni sistemi senza silicone non polimerizzano e consentono l'accensione immediata, mentre gli adesivi reattivi bicomponenti sacrificano il tempo di lavorazione a favore della resistenza del legame strutturale.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Le chimiche in fase di ricerca mirano a incrementare la conduttivit\u00e0 attraverso la progettazione della rete di riempitivo. I sistemi in fase di studio includono percorsi ceramici o di carbonio orientati, matrici di poli(liquidi ionici) esplorate per l'adesione interfacciale e materiali per interfaccia termica liquida<\/a> che combinano metallo liquido con particelle solide per tenere insieme una rete conduttiva. Queste sono indicazioni da tenere d'occhio, non specifiche definitive. Considerate qualsiasi valore di conduttivit\u00e0 o modulo riportato come non confermato finch\u00e9 non sia supportato da una scheda tecnica e da una seconda fonte.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

MIM senza silicone vs. MIM al silicone: compromessi da valutare<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

I materiali privi di silicone tendono a migliorare la resistenza alla contaminazione e il comportamento dielettrico, ma possono compromettere la conformit\u00e0 a lungo termine; ogni caratteristica richiede una verifica a livello di singolo materiale. La tabella elenca le caratteristiche tipiche e i rischi da verificare sulla scheda tecnica, non le propriet\u00e0 fisse della famiglia di materiali. Il valore in ogni cella dipende dal materiale specifico e dalle relative condizioni di prova.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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Variabile<\/th>\r\nA base di silicone (tipico)<\/th>\r\nSenza silicone (in genere, verificare la classificazione)<\/th>\r\n<\/tr>\r\n
Contaminazione \/ degassamento<\/td>\r\nRilascio e migrazione di silossani sotto calore e compressione<\/td>\r\nSanguinamento inferiore laddove la migrazione del silossano rappresenta il rischio determinante<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
Comportamento dielettrico<\/td>\r\nAdeguato; pu\u00f2 variare con l'invecchiamento<\/td>\r\nPer alcuni modelli testati \u00e8 stato riscontrato un migliore isolamento.<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
Comportamento dopo l'invecchiamento ad alta temperatura<\/td>\r\nSpesso rimane viscoelastico<\/td>\r\nAlcuni gradi testati si induriscono o si fragilizzano<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
Conducibilit\u00e0 termica<\/td>\r\nImpostato dal riempitivo, non dalla matrice<\/td>\r\nImpostato dal riempitivo, non dalla matrice<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
Intervallo di temperatura<\/td>\r\nAmpio, dipendente dalla chimica<\/td>\r\nDipende dal livello scolastico; verificare sulla scheda tecnica<\/td>\r\n<\/tr>\r\n<\/tbody>\r\n<\/table>\r\n<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n
\"Diagramma<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n

Il comportamento all'invecchiamento \u00e8 il compromesso pi\u00f9 spesso frainteso, quindi necessita di un percorso di verifica. In un test di invecchiamento a 125 \u00b0C per 2.000 ore, condotto secondo lo standard JEDEC JESD22-A103E e pubblicato sulla rivista *Materials*, un riempitivo per intercapedini privo di silicone si \u00e8 indurito, mentre il materiale a base di silicone \u00e8 rimasto viscoelastico. Il campione privo di silicone ha inoltre mostrato un comportamento dielettrico migliore per applicazioni critiche di isolamento. Questo risultato si applica ai due gradi testati in quelle condizioni di invecchiamento. Non si estende a tutti i prodotti privi di silicone o ai cicli termici ad alta e bassa temperatura. Il passo pratico consiste nel qualificare la durezza e il comportamento della linea di incollaggio dopo l'invecchiamento per il grado specifico, senza dare per scontato che siano validi.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

I confronti di conduttivit\u00e0 sono portatori del pi\u00f9 grande mito, ed \u00e8 opportuno correggerlo subito. Perch\u00e9 conduttivit\u00e0 termica del gap pad<\/a> A seconda del tipo di riempitivo e della sua concentrazione, un grasso senza silicone non \u00e8 intrinsecamente pi\u00f9 o meno conduttivo di uno con silicone. Entrambi possono essere formulati in un'ampia gamma di valori. Qualsiasi affermazione secondo cui i materiali senza silicone superino automaticamente le prestazioni del grasso o dei cuscinetti in silicone deve essere interpretata come specifica per il singolo tipo di grasso.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Adattamento di un TIM privo di silicone al percorso dalla cella al liquido di raffreddamento<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

La scelta di un TIM senza silicone per un pacco batterie inizia con la valutazione dello spazio tra la cella o il modulo e la piastra di raffreddamento, poich\u00e9 questo determina la classe del materiale. \u00c8 fondamentale che lo spazio tra la cella o il modulo e la piastra di raffreddamento corrispondano alla compliance del materiale. Spazi ampi e irregolari favoriscono un riempitivo conformabile che riempie i vuoti a bassa pressione, mentre interfacce sottili e piatte possono essere realizzate con un pad pi\u00f9 sottile o una pellicola erogata. Un'errata corrispondenza in questo caso si manifesta con aria intrappolata e punti caldi, quindi \u00e8 necessario verificare lo spazio massimo consentito prima di definire il formato.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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

Lo stress di assemblaggio e l'automazione influenzano il formato tanto quanto i parametri termici. Un riempitivo a basso modulo senza silicone che si comprime fino a una linea di incollaggio minima senza sovraccaricare le celle delicate pu\u00f2 essere pi\u00f9 vantaggioso di una conduttivit\u00e0 leggermente superiore che richiede un'elevata forza di serraggio. Un materiale modellabile in situ, inoltre, si adatta meglio alle linee di confezionamento automatizzate rispetto ai tamponi posizionati manualmente. Laddove l'interfaccia sopporta anche un carico strutturale, un adesivo termoconduttivo senza silicone sposta la decisione verso la resistenza dell'incollaggio e il tempo di polimerizzazione, che a sua volta limita il takt time.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

La polimerizzazione, la funzionalit\u00e0 e l'isolamento completano la selezione e si ricollegano agli obiettivi del ciclo di vita del pacco. Un riempitivo non polimerizzante consente di eseguire immediatamente un test di potenza della linea. Un adesivo reattivo blocca in posizione ma complica la rilavorazione e lo smontaggio a fine vita, un vincolo importante poich\u00e9 i pacchi sono progettati per sicurezza della batteria e raffreddamento a liquido<\/a>, manutenibilit\u00e0 e riciclo. Poich\u00e9 la maggior parte delle interfacce del pacco deve anche isolare elettricamente la cella dalla piastra fredda, \u00e8 necessario verificare la rigidit\u00e0 dielettrica della linea di incollaggio invecchiata e compressa, utilizzando i test meccanici, geometrici e dielettrici appropriati per ciascuna propriet\u00e0. Un test di invecchiamento come JEDEC JESD22-A103E definisce le condizioni di conservazione prima e dopo le quali vengono eseguiti questi test separati. Da solo non misura la durezza, lo spessore della linea di incollaggio o la rigidit\u00e0 dielettrica. Verificare insieme queste quattro variabili garantisce che la scelta senza silicone sia valida per tutta la durata del modulo.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Dove si adattano le membrane timpaniche senza silicone<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

La chimica senza silicone si adatta laddove le norme igieniche e i vincoli di produzione gi\u00e0 escludono l'uso del silicone. I pacchi batteria per veicoli elettrici e per l'accumulo di energia ne sono un esempio. Quando un progetto mira a temperature delle celle prossime alla temperatura ambiente e considera le escursioni prolungate verso i limiti superiori delle celle come un rischio per la vita e la sicurezza, il materiale di interfaccia deve resistere ai cicli termici senza contaminare le piastre di raffreddamento, i sensori o le giunzioni incollate. I sistemi di accumulo di energia delle batterie affrontano le stesse problematiche su scala maggiore, pertanto i riempitivi e gli adesivi senza silicone sono una soluzione comune nella progettazione termica dei pacchi batteria.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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

Oltre alle batterie, la stessa logica vale per qualsiasi assemblaggio sensibile al silicone. Componenti ottici, sensori, dispositivi medicali e componenti aerospaziali possono essere intolleranti a perdite o degassamento, pertanto i materiali privi di silicone vengono utilizzati in questi ambiti per il problema della contaminazione che si verifica all'interno di un pacco batterie. La logica ingegneristica rimane valida anche se i vincoli di temperatura e di spazio variano a seconda dell'applicazione.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Sul fronte della scienza dei materiali, i progressi a breve termine sono incrementali e guidati dai materiali di riempimento. Il rinforzo con nanofiller, i percorsi conduttivi orientati e gli ibridi a metallo liquido mirano tutti ad aumentare la conduttivit\u00e0 mantenendo la conformit\u00e0, e ognuno di essi deve ancora affrontare gli stessi requisiti di qualificazione in termini di invecchiamento, isolamento e producibilit\u00e0. Il monitoraggio di questi dati di qualificazione \u00e8 un indicatore pi\u00f9 affidabile dei progressi rispetto ai valori nominali di conduttivit\u00e0.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Conclusione<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

Il criterio fondamentale per la scelta dei materiali di interfaccia termica senza silicone \u00e8 che la loro selezione si basa innanzitutto su criteri di contaminazione e pulizia, e solo in secondo luogo sulla conduttivit\u00e0. \u00c8 opportuno specificarli quando un pacco batterie presenta superfici sensibili al silicone, rigide normative di produzione o esigenze di funzionalit\u00e0 e isolamento che la fuoriuscita di silicone potrebbe compromettere; \u00e8 invece preferibile utilizzare il silicone laddove non sussistano tali problematiche. La propriet\u00e0 pi\u00f9 spesso fraintesa \u00e8 l'invecchiamento. Poich\u00e9 alcune tipologie di materiali senza silicone si induriscono nel tempo, \u00e8 necessario quantificare la durezza, lo spessore della linea di incollaggio e la rigidit\u00e0 dielettrica specifici per ciascuna tipologia. Utilizzare come riferimento un'esposizione all'invecchiamento da stoccaggio riconosciuta, come ad esempio la norma JEDEC JESD22-A103E, e i test meccanici e dielettrici appropriati per le misurazioni. L'abbinamento del materiale all'intercapedine, alle sollecitazioni di assemblaggio, alla polimerizzazione e all'isolamento lungo il percorso termico \u00e8 il punto di forza dei materiali di interfaccia Trumonytechs e dei design delle piastre di raffreddamento.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

FAQ<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

Per riempire gli spazi vuoti di un pacco batterie per veicoli elettrici, ho bisogno di un sigillante senza silicone, oppure il silicone \u00e8 accettabile?<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

La sensibilit\u00e0 alla contaminazione \u00e8 il fattore determinante, non la batteria in s\u00e9. Specificare un materiale di riempimento privo di silicone quando il pacco batterie presenta sensori sensibili al sanguinamento, superfici di tenuta o giunzioni incollate, oppure quando la linea di produzione impone normative a basso contenuto di VOC e prive di silicone. Qualora nessuna di queste condizioni si applichi, un materiale siliconico ben scelto pu\u00f2 comunque garantire prestazioni adeguate.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Un materiale di interfaccia termica privo di silicone perde la sua conduttivit\u00e0 termica o diventa fragile dopo l'invecchiamento termico?<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

Alcuni tipi di materiale si induriscono con il tempo, quindi questo aspetto deve essere verificato per il prodotto specifico. Uno studio pubblicato secondo la norma JEDEC JESD22-A103E, condotto per 2.000 ore ad alta temperatura e con un tempo di conservazione di 125 \u00b0C, ha rilevato che un riempitivo per intercapedini privo di silicone si indurisce, mentre uno a base di silicone rimane viscoelastico. Per questo motivo, il comportamento meccanico e dielettrico dopo l'invecchiamento deve essere qualificato per ogni singolo tipo di materiale.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Il degassamento del silicone pu\u00f2 contaminare la piastra di raffreddamento, le celle o il PCB di un modulo?<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

S\u00ec, e questo rischio \u00e8 la ragione principale per cui esistono materiali privi di silicone. I silossani a basso peso molecolare possono migrare, sotto l'effetto del calore e della compressione, sulle superfici di tenuta, sui sensori o sui circuiti stampati, riducendo la resistenza superficiale e la tensione di rottura, oppure compromettendo l'incollaggio e la pulizia successivi.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

I materiali di interfaccia termica (TIM) senza silicone sono sempre pi\u00f9 conduttivi di quelli al silicone?<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

No; la conduttivit\u00e0 dipende dal tipo e dalla concentrazione del riempitivo, non dal fatto che la matrice sia priva di silicone. Entrambe le formulazioni chimiche possono coprire un'ampia gamma di conduttivit\u00e0, quindi \u00e8 consigliabile confrontare i diversi gradi di prodotto anzich\u00e9 le famiglie di materiali.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Per approfondire<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n