{"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":"avancos-nos-materiais-de-interface-termica-sem-silicone","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.trumonytechs.com\/pt\/advances-in-silicone-free-thermal-interface-materials\/","title":{"rendered":"Avan\u00e7os em materiais de interface t\u00e9rmica sem silicone"},"content":{"rendered":"

Materiais de interface t\u00e9rmica sem silicone conquistam seu espa\u00e7o em baterias sempre que o vazamento ou a libera\u00e7\u00e3o de gases do silicone colocariam em risco o caminho t\u00e9rmico entre a c\u00e9lula e o l\u00edquido refrigerante. Para um engenheiro t\u00e9rmico de baterias, a quest\u00e3o \u00e9 simples: essa montagem cont\u00e9m superf\u00edcies, sensores ou juntas coladas que podem ser degradadas pela contamina\u00e7\u00e3o por silicone? E uma composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica sem silicone consegue manter a condutividade t\u00e9rmica nas \u00e1reas de contato e resistir ao envelhecimento do m\u00f3dulo? Este artigo aborda os avan\u00e7os reais em materiais sem silicone. materiais de interface t\u00e9rmica<\/a>, como se comparam aos tipos de silicone nas vari\u00e1veis que influenciam a sele\u00e7\u00e3o e onde se encaixam em um ve\u00edculo el\u00e9trico com refrigera\u00e7\u00e3o l\u00edquida ou em uma bateria de armazenamento de energia.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Por que o vazamento e a libera\u00e7\u00e3o de gases do silicone amea\u00e7am o caminho de dissipa\u00e7\u00e3o de calor da bateria?<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

O modo de falha recorrente em materiais de interface t\u00e9rmica de silicone \u00e9 a migra\u00e7\u00e3o. Siloxanos de baixo peso molecular podem volatilizar ou exsudar sob calor, compress\u00e3o e baixa press\u00e3o, redepositando-se em superf\u00edcies pr\u00f3ximas. Em um m\u00f3dulo de bateria, o caminho do calor vai da parede da c\u00e9lula atrav\u00e9s do material de interface at\u00e9 uma placa fria. O \u00f3leo que se infiltra na superf\u00edcie de veda\u00e7\u00e3o da placa fria, na lente de um sensor ou em uma placa de circuito impresso pode reduzir a resist\u00eancia superficial e a tens\u00e3o de ruptura, ou interferir na colagem e limpeza posteriores. Diversas fontes de dados descrevem o mesmo mecanismo, o que o torna uma restri\u00e7\u00e3o de projeto a ser considerada em conjuntos sens\u00edveis ao silicone.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

O controle de contamina\u00e7\u00e3o \u00e9 a raz\u00e3o pr\u00e1tica pela qual uma linha de produ\u00e7\u00e3o pode especificar qu\u00edmica livre de silicone. Quando processos com e sem silicone compartilham ferramentas, o siloxano liberado pode contaminar juntas de solda e adesivos em pe\u00e7as n\u00e3o relacionadas. Uma equipe pode ent\u00e3o optar por formula\u00e7\u00f5es com baixo teor de VOC e sem silicone quando as normas de colagem ou limpeza subsequentes forem rigorosas. O principal fator \u00e9 a limpeza e a reparabilidade do processo. Alega\u00e7\u00f5es de que o silicone \u00e9 t\u00f3xico em um limite fixo de partes por milh\u00e3o n\u00e3o s\u00e3o comprovadas neste caso e devem ser verificadas junto a um \u00f3rg\u00e3o de padroniza\u00e7\u00e3o antes de serem repetidas.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

O silicone ainda \u00e9 adequado para a maioria dos componentes eletr\u00f4nicos em geral, portanto, a escolha depende do cen\u00e1rio. Quando um m\u00f3dulo n\u00e3o possui componentes \u00f3pticos expostos, sensores sens\u00edveis a vazamentos de luz e conex\u00f5es subsequentes que possam ser danificadas por res\u00edduos de \u00f3leo, materiais de silicone convencionais, como... massa de silicone termicamente condutora<\/a> ou almofadas de silicone continuam sendo op\u00e7\u00f5es razo\u00e1veis. A justificativa para optar por materiais sem silicone aumenta \u00e0 medida que uma montagem inclui superf\u00edcies sens\u00edveis \u00e0 contamina\u00e7\u00e3o ou regras de limpeza mais rigorosas.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Quais s\u00e3o as mudan\u00e7as na qu\u00edmica do TIM (material de interface t\u00e9rmica) quando se elimina o silicone?<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

\u201cO termo "sem silicone" descreve a matriz, n\u00e3o o material de enchimento, portanto, a parte do material respons\u00e1vel pela condu\u00e7\u00e3o de calor permanece praticamente inalterada. Esses sistemas substituem a estrutura de polisiloxano por pol\u00edmeros acr\u00edlicos, poliuretanos ou modificados com silil. A condutividade t\u00e9rmica ainda prov\u00e9m de cargas cer\u00e2micas ou met\u00e1licas dispersas nessa matriz. Assim, a remo\u00e7\u00e3o do silicone, por si s\u00f3, n\u00e3o aumenta nem diminui a condutividade; o que determina isso s\u00e3o a composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica e a quantidade de carga utilizada.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

As op\u00e7\u00f5es de formato s\u00e3o em grande parte semelhantes \u00e0 linha de silicone, o que mant\u00e9m os m\u00e9todos de montagem familiares. As solu\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas sem silicone est\u00e3o dispon\u00edveis como preenchedores de folgas, almofadas para preenchimento de folgas, adesivos termicamente condutores e graxas. Normalmente, uma equipe consegue adaptar um processo existente, seja dispensando um preenchedor mold\u00e1vel ou aplicando pe\u00e7as recortadas. almofadas t\u00e9rmicas<\/a>. O comportamento de cura varia de acordo com a composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica: alguns sistemas sem silicone n\u00e3o curam e permitem a ativa\u00e7\u00e3o imediata, enquanto os adesivos reativos de dois componentes priorizam a resist\u00eancia estrutural da liga\u00e7\u00e3o em detrimento do tempo em aberto.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

As pesquisas em qu\u00edmica visam aumentar a condutividade atrav\u00e9s da engenharia da rede de enchimento. Os sistemas em estudo incluem caminhos orientados de cer\u00e2mica ou carbono, matrizes de poli(l\u00edquido i\u00f4nico) sendo exploradas para ades\u00e3o interfacial, e materiais de interface t\u00e9rmica l\u00edquida<\/a> que combinam metal l\u00edquido com part\u00edculas s\u00f3lidas para manter uma rede condutora unida. Estas s\u00e3o orienta\u00e7\u00f5es a serem observadas, n\u00e3o especifica\u00e7\u00f5es definitivas. Considere qualquer valor isolado de condutividade ou m\u00f3dulo relatado como n\u00e3o confirmado at\u00e9 que uma folha de dados e uma segunda fonte o corroborem.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Pastas de TIM sem silicone versus pastas de TIM com silicone: vantagens e desvantagens a serem consideradas.<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

As classes isentas de silicone tendem a ajudar na preven\u00e7\u00e3o de contamina\u00e7\u00e3o e no comportamento diel\u00e9trico, mas podem comprometer a conformidade a longo prazo, e cada tend\u00eancia requer verifica\u00e7\u00e3o espec\u00edfica para cada classe. A tabela lista tend\u00eancias e riscos t\u00edpicos a serem verificados na ficha t\u00e9cnica, e n\u00e3o propriedades fixas da fam\u00edlia de materiais. O valor em cada c\u00e9lula depende da classe espec\u00edfica e das condi\u00e7\u00f5es de teste.<\/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
Vari\u00e1vel<\/th>\r\n\u00c0 base de silicone (t\u00edpico)<\/th>\r\nSem silicone (normal, verifique a especifica\u00e7\u00e3o)<\/th>\r\n<\/tr>\r\n
Contamina\u00e7\u00e3o\/libera\u00e7\u00e3o de gases<\/td>\r\nExsuda\u00e7\u00e3o e migra\u00e7\u00e3o de siloxano sob calor e compress\u00e3o.<\/td>\r\nSangramento inferior onde a migra\u00e7\u00e3o de siloxano \u00e9 o risco determinante<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
Comportamento diel\u00e9trico<\/td>\r\nAdequado; pode variar com o envelhecimento.<\/td>\r\nFoi relatado um melhor isolamento em algumas das classes testadas.<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
Comportamento ap\u00f3s envelhecimento em altas temperaturas<\/td>\r\nFrequentemente permanece viscoel\u00e1stico<\/td>\r\nAlgumas classes testadas endurecem ou se tornam quebradi\u00e7as.<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
Condutividade t\u00e9rmica<\/td>\r\nDefinido pelo preenchimento, n\u00e3o pela matriz.<\/td>\r\nDefinido pelo preenchimento, n\u00e3o pela matriz.<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
Faixa de temperatura<\/td>\r\nAmplo, dependente da qu\u00edmica<\/td>\r\nDepende da nota; confirme na ficha t\u00e9cnica.<\/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

O comportamento de envelhecimento \u00e9 o fator mais frequentemente mal interpretado, por isso necessita de um processo de verifica\u00e7\u00e3o. Em um ensaio de envelhecimento por armazenamento a alta temperatura (125 \u00b0C) durante 2.000 horas, conforme a norma JEDEC JESD22-A103E, publicado na revista *Materials*, um material de preenchimento de lacunas sem silicone endureceu, enquanto o material \u00e0 base de silicone manteve-se viscoel\u00e1stico. A amostra sem silicone tamb\u00e9m apresentou melhor comportamento diel\u00e9trico para aplica\u00e7\u00f5es cr\u00edticas de isolamento. Esse resultado abrange as duas classes testadas sob essa condi\u00e7\u00e3o de envelhecimento por armazenamento. N\u00e3o se aplica a todos os produtos sem silicone ou a ciclos t\u00e9rmicos de alta e baixa temperatura. O passo pr\u00e1tico \u00e9 qualificar a dureza ap\u00f3s o envelhecimento e o comportamento da linha de ades\u00e3o para a classe espec\u00edfica, e n\u00e3o presumir que esses resultados se manter\u00e3o.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

As compara\u00e7\u00f5es de condutividade carregam o maior mito, e vale a pena corrigi-lo diretamente. Porque condutividade t\u00e9rmica da almofada de separa\u00e7\u00e3o<\/a> Dependendo do tipo e da quantidade de carga, um material sem silicone n\u00e3o \u00e9 inerentemente mais ou menos condutor do que um com silicone. Ambos podem ser formulados em uma ampla gama de materiais. Qualquer afirma\u00e7\u00e3o de que materiais sem silicone superam automaticamente graxas ou almofadas de silicone deve ser interpretada como espec\u00edfica para cada tipo de material.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Selecionar uma pasta t\u00e9rmica sem silicone adequada para o caminho da c\u00e9lula ao l\u00edquido de arrefecimento.<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

A sele\u00e7\u00e3o de um TIM (material de interface t\u00e9rmica) sem silicone para uma bateria come\u00e7a com a folga, pois ela define a classe do material. A folga na interface e a planicidade da superf\u00edcie entre a c\u00e9lula ou o m\u00f3dulo e a placa fria devem ser compat\u00edveis com a flexibilidade do material. Folgas largas e irregulares favorecem o uso de um material de preenchimento conform\u00e1vel que preenche os espa\u00e7os vazios sob baixa press\u00e3o, enquanto interfaces finas e planas podem acomodar uma almofada mais fina ou um filme depositado. Uma incompatibilidade nesse aspecto resulta em ar aprisionado e pontos quentes, portanto, confirme a folga m\u00e1xima poss\u00edvel antes de definir o formato.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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

O estresse na montagem e a automa\u00e7\u00e3o moldam o formato tanto quanto os valores t\u00e9rmicos. Um material de enchimento sem silicone e de baixo m\u00f3dulo, que se comprime at\u00e9 formar uma linha de colagem m\u00ednima sem sobrecarregar c\u00e9lulas delicadas, pode ser mais vantajoso do que uma condutividade ligeiramente maior que exige alta for\u00e7a de fixa\u00e7\u00e3o. Um material descart\u00e1vel moldado no local tamb\u00e9m se adapta melhor a linhas de montagem automatizadas do que almofadas aplicadas manualmente. Quando a interface tamb\u00e9m suporta carga estrutural, um adesivo termicamente condutor sem silicone direciona a decis\u00e3o para a resist\u00eancia da colagem e o tempo de cura, o que, por sua vez, limita o ciclo de produ\u00e7\u00e3o.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

A cura, a facilidade de manuten\u00e7\u00e3o e o isolamento completam a sele\u00e7\u00e3o e est\u00e3o diretamente ligados aos objetivos do ciclo de vida do conjunto de baterias. Um material de enchimento que n\u00e3o precisa de cura permite que a linha seja testada imediatamente em termos de pot\u00eancia. Um adesivo reativo fixa a bateria na posi\u00e7\u00e3o correta, mas complica o retrabalho e a desmontagem ao final da vida \u00fatil, uma restri\u00e7\u00e3o importante, visto que os conjuntos de baterias s\u00e3o projetados para... Seguran\u00e7a da bateria e refrigera\u00e7\u00e3o l\u00edquida<\/a>, facilidade de manuten\u00e7\u00e3o e reciclagem. Como a maioria das interfaces de baterias tamb\u00e9m precisa isolar eletricamente a c\u00e9lula da placa fria, confirme a rigidez diel\u00e9trica na linha de liga\u00e7\u00e3o envelhecida e comprimida, usando os testes mec\u00e2nicos, geom\u00e9tricos e diel\u00e9tricos apropriados para cada propriedade. Um teste de envelhecimento, como o JEDEC JESD22-A103E, define a condi\u00e7\u00e3o de armazenamento antes e depois da qual esses testes separados s\u00e3o executados. Por si s\u00f3, ele n\u00e3o mede a dureza, a espessura da linha de liga\u00e7\u00e3o ou a rigidez diel\u00e9trica. Verificar essas quatro vari\u00e1veis em conjunto garante uma escolha sem silicone ao longo da vida \u00fatil do m\u00f3dulo.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Onde se encaixam os TIMs sem silicone<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

A qu\u00edmica sem silicone se encaixa em situa\u00e7\u00f5es onde a limpeza \u00e9 fundamental e as restri\u00e7\u00f5es de fabrica\u00e7\u00e3o j\u00e1 apontam para a aus\u00eancia de silicone. Baterias para ve\u00edculos el\u00e9tricos e sistemas de armazenamento de energia s\u00e3o um exemplo disso. Quando um projeto visa temperaturas de c\u00e9lula pr\u00f3ximas \u00e0 temperatura ambiente e considera excurs\u00f5es prolongadas em dire\u00e7\u00e3o aos limites superiores da c\u00e9lula como um risco \u00e0 vida e \u00e0 seguran\u00e7a, o material da interface precisa suportar ciclos t\u00e9rmicos sem danificar placas frias, sensores ou juntas coladas. Sistemas de armazenamento de energia em baterias enfrentam os mesmos desafios em larga escala, portanto, materiais de preenchimento e adesivos sem silicone s\u00e3o uma op\u00e7\u00e3o comum em projetos t\u00e9rmicos de baterias.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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

Al\u00e9m das baterias, a mesma l\u00f3gica se aplica a qualquer conjunto sens\u00edvel ao silicone. Componentes \u00f3pticos, sensores, equipamentos m\u00e9dicos e aeroespaciais podem ser intolerantes a vazamentos ou desgaseifica\u00e7\u00e3o, portanto, materiais sem silicone s\u00e3o ideais para essas aplica\u00e7\u00f5es devido \u00e0 mesma raz\u00e3o de risco de contamina\u00e7\u00e3o que se aplica ao interior de uma bateria. A l\u00f3gica de engenharia permanece a mesma, mesmo que as restri\u00e7\u00f5es de temperatura e espa\u00e7o variem de acordo com a aplica\u00e7\u00e3o.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

No \u00e2mbito da ci\u00eancia dos materiais, o progresso a curto prazo \u00e9 incremental e impulsionado por cargas. O refor\u00e7o com nanopart\u00edculas, os caminhos condutores orientados e os h\u00edbridos de metal l\u00edquido visam aumentar a condutividade, mantendo a conformidade, e todos ainda enfrentam os mesmos crit\u00e9rios de qualifica\u00e7\u00e3o em rela\u00e7\u00e3o ao envelhecimento, isolamento e capacidade de fabrica\u00e7\u00e3o. O acompanhamento desses dados de qualifica\u00e7\u00e3o \u00e9 um indicador de progresso mais confi\u00e1vel do que os n\u00fameros de condutividade divulgados.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Conclus\u00e3o<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

A principal considera\u00e7\u00e3o para materiais de interface t\u00e9rmica sem silicone \u00e9 que a decis\u00e3o sobre eles prioriza a contamina\u00e7\u00e3o e a limpeza, e secundariamente a condutividade. Utilize-os quando a embalagem apresentar superf\u00edcies sens\u00edveis ao silicone, normas de fabrica\u00e7\u00e3o rigorosas ou necessidades de manuten\u00e7\u00e3o e isolamento que o vazamento de silicone possa comprometer, e mantenha o silicone onde nenhuma dessas press\u00f5es existir. A propriedade mais frequentemente mal interpretada \u00e9 o envelhecimento. Como algumas classes de materiais sem silicone endurecem com o tempo, qualifique a dureza ap\u00f3s o envelhecimento, a espessura da linha de ades\u00e3o e a rigidez diel\u00e9trica para a classe espec\u00edfica. Utilize uma condi\u00e7\u00e3o de envelhecimento por armazenamento reconhecida, como a JEDEC JESD22-A103E, e os testes mec\u00e2nicos e diel\u00e9tricos apropriados para as medi\u00e7\u00f5es. A adequa\u00e7\u00e3o do material \u00e0 folga, \u00e0 tens\u00e3o de montagem, \u00e0 cura e ao isolamento ao longo do caminho t\u00e9rmico \u00e9 onde os materiais de interface Trumonytechs e os projetos de placas frias devem trabalhar em conjunto.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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

Preciso de um material de preenchimento sem silicone para a folga entre a bateria e o ve\u00edculo el\u00e9trico, ou o silicone \u00e9 aceit\u00e1vel?<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

A sensibilidade \u00e0 contamina\u00e7\u00e3o \u00e9 o fator determinante, n\u00e3o a bateria em si. Especifique um material de enchimento sem silicone quando a bateria tiver sensores sens\u00edveis a vazamentos, superf\u00edcies de veda\u00e7\u00e3o ou juntas coladas, ou quando a linha de produ\u00e7\u00e3o exigir o uso de materiais sem silicone e com baixo teor de VOC (compostos org\u00e2nicos vol\u00e1teis). Mesmo quando nenhuma dessas condi\u00e7\u00f5es se aplicar, um material de silicone bem escolhido ainda pode apresentar bom desempenho.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Uma pasta t\u00e9rmica sem silicone perde condutividade t\u00e9rmica ou torna-se quebradi\u00e7a ap\u00f3s o envelhecimento t\u00e9rmico?<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

Algumas classes de materiais endurecem com o tempo, portanto, isso deve ser verificado para o produto espec\u00edfico. Um estudo publicado sobre envelhecimento em armazenamento a alta temperatura (125 \u00b0C) por 2.000 horas, de acordo com a norma JEDEC JESD22-A103E, constatou que um material de preenchimento de lacunas sem silicone endureceu, enquanto um com silicone permaneceu viscoel\u00e1stico. \u00c9 por isso que o comportamento mec\u00e2nico e diel\u00e9trico ap\u00f3s o envelhecimento deve ser qualificado classe por classe.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

A libera\u00e7\u00e3o de gases do silicone pode contaminar a placa fria, as c\u00e9lulas ou a placa de circuito impresso (PCB) de um m\u00f3dulo?<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

Sim, e esse risco \u00e9 a principal raz\u00e3o pela qual existem materiais sem silicone. Os siloxanos de baixo peso molecular podem migrar sob calor e compress\u00e3o para superf\u00edcies de veda\u00e7\u00e3o, sensores ou placas, reduzindo a resist\u00eancia superficial e a tens\u00e3o de ruptura, ou comprometendo a ades\u00e3o e a limpeza posteriores.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

As pastas de interface t\u00e9rmica (TIMs) sem silicone s\u00e3o sempre mais condutoras do que as com silicone?<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

N\u00e3o; a condutividade depende do tipo e da quantidade de carga, e n\u00e3o se a matriz \u00e9 livre de silicone. Ambas as composi\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas podem ser formuladas em uma ampla faixa de condutividade, portanto, compare entre diferentes graus de carga em vez de por fam\u00edlia de materiais.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Leitura complementar<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n