导热硅胶材料模具成型需从模具设计、材料选择、工艺控制、环境管理、脱模与后处理五大核心环节严格把控,具体要求如下:
一、模具设计:结构优化与精度保障
分型面与浇口设计
分型面选择:需避开产品关键功能面(如导热界面),防止合模线影响导热均匀性。例如,导热垫片模具的分型面应设计在产品边缘非接触区域。
浇口位置:优先选择产品厚壁处或非导热路径区域,避免浇口痕迹导致局部导热性能下降。对于长条形导热硅胶件,可采用多点浇口以减少填充阻力。
流道与排气系统
流道尺寸:根据硅胶流动性设计流道直径(通常为Φ3-8mm),流道过长或过细会导致填充不足或气泡。例如,生产导热硅胶片时,流道长度应控制在模具型腔长度的1.5倍以内。
排气槽设计:在模具分型面、型芯末端设置排气槽(深度0.02-0.05mm),防止气体滞留形成气泡。对于高导热需求产品(如散热硅脂),排气槽数量需增加30%-50%。
脱模斜度与表面处理
脱模斜度:侧壁脱模斜度建议≥1°,避免强脱导致产品撕裂或模具损伤。对于复杂结构(如带散热鳍片的导热硅胶套),脱模斜度需增加至2°-3°。
表面粗糙度:模具型腔表面粗糙度应≤Ra0.8μm,以减少产品表面摩擦力,提升脱模顺畅性。
二、材料选择:性能匹配与工艺适配
导热硅胶类型
加成型硅胶:固化过程中无小分子释放,适合高精度、高导热需求产品(如5G基站散热片),但成本较高。
缩合型硅胶:成本低,但固化时释放小分子,需预留排气时间,适用于对导热性能要求不高的产品(如普通电子元件垫片)。
添加剂配比
导热填料:氧化铝(Al?O?)、氮化硼(BN)等填料可提升导热系数(从0.8W/m·K提升至3-5W/m·K),但需控制填料比例(通常≤70%),避免影响流动性。例如,生产高导热硅胶垫时,氧化铝填料比例可设为60%-65%。
硫化剂:根据硅胶类型选择铂金硫化剂(加成型)或有机锡硫化剂(缩合型),硫化剂用量需严格按说明书配比(通常为1%-3%),过量会导致产品脆化。
材料预处理
真空脱泡:混合后的硅胶需在真空箱中脱泡(压力≤-0.095MPa,时间10-15分钟),以消除气泡,提升产品致密性。
预热处理:冬季生产时,可将硅胶原料预热至25-30℃,降低粘度,提高填充性。
三、工艺控制:参数准确与过程稳定
注塑/模压参数
温度:模具温度控制在120-180℃(具体取决于硅胶类型),温度波动需≤±2℃,避免局部过热导致导热填料沉降。例如,生产导热硅胶管时,模具温度需均匀分布在150±1℃。
压力:注塑压力根据产品尺寸调整(小型产品5-15MPa,大型产品15-30MPa),压力不足会导致填充不完整,压力过高则可能引发飞边。
时间:硫化时间=产品Z厚处(mm)×1.5分钟(如5mm厚产品需7.5分钟),时间不足会导致硫化不完全,时间过长则可能使产品变脆。
分段硫化(针对大型产品)
对于厚度>10mm的导热硅胶件,可采用分段硫化工艺:先低温(120℃)预硫化10分钟,再升温至180℃完成硫化,以减少内应力,避免产品变形。
在线检测
使用红外测温仪实时监测模具温度,确保温度均匀性;通过压力传感器监控注塑压力,防止压力波动影响产品密度。
四、环境管理:清洁与温湿度控制
模具清洁
每次生产前需用酒精擦拭模具型腔,去除残留硅胶或脱模剂,防止杂质影响产品表面质量。
定期清理模具排气槽,避免堵塞导致气泡。
生产环境
温度:车间温度控制在20-25℃,避免温度过高导致硅胶提前固化或温度过低影响流动性。
湿度:相对湿度≤60%,防止硅胶吸湿影响硫化效果。
洁净度:车间洁净度需达到ISO Class 7(万级)以上,防止灰尘附着在产品表面,影响导热性能。
五、脱模与后处理:细节把控与性能提升
脱模技巧
脱模剂选择:使用食品*脱模剂(用量0.5-1.5mg/cm?),过量会导致产品表面油污,影响导热性能。
脱模时机:待模具温度降至60℃以下时脱模,避免高温脱模导致产品变形。
后处理工艺
飞边处理:医用级产品需用冷冻去毛刺机(-70℃脆化修剪),普通产品可用手工修剪或砂纸打磨。
等离子清洗:去除产品表面脱模剂残留(达因值需>50mN/m),提升与散热器的贴合度。
全检包装:100%尺寸检测(投影仪精度±0.005mm),微粒管控(>0.3μm颗粒≤100个/cm2),确保产品符合导热性能要求。