Πώς να επιλέξετε το σωστό υλικό διεπαφής θερμικής αγωγιμότητας

Όλο και περισσότεροι ηλεκτρολόγοι αντιμετωπίζουν τις προκλήσεις του σχήματος του εξοπλισμού ή της απαγωγής θερμότητας, αλλά μπορεί να μην είναι εξοικειωμένοι με το εύρος επιλογής υλικών διεπαφής αγωγιμότητας θερμότητας στην αγορά, ούτε πώς να επιλέξουν το σωστό μείγμα υλικών για την επίλυση συγκεκριμένων προκλήσεων σχεδιασμού. Το Τμήμα Υλικών Υψηλής Απόδοσης της Du Bonlaird παρέχει μια ποικιλία επιλογών υλικών διεπαφής αγωγιμότητας θερμότητας, που μπορούν να βοηθήσουν τους σχεδιαστές να λύσουν πολύπλοκες προκλήσεις αγωγιμότητας θερμότητας. Αυτές οι λύσεις ισχύουν για αυτοκίνητα, τηλεπικοινωνίες, κέντρα δεδομένων, συστήματα μετατροπής ισχύος και πολλά άλλα προϊόντα.

Το θερμικά αγώγιμο υλικό διεπαφής προορίζεται να παρέχει μια ομοιόμορφη επιφάνεια θερμικής επαφής για δύο επιφάνειες ζευγαρώματος, ειδικά μεταξύ των στοιχείων και των επιφανειών ζευγαρώματος του ψυγείου τους. Στο παρελθόν, οι σχεδιαστές συστημάτων χρησιμοποιούσαν συνήθως ανεμιστήρες και/ή καλοριφέρ ως πανάκεια για την επίλυση των περισσότερων προβλημάτων ψύξης σε συγκεκριμένα στοιχεία. Αυτό συμβαίνει επειδή η περισσότερη θερμότητα παράγεται σε μεγάλα τροφοδοτικά ή μεγάλες CPU, και οι δύο είναι αρκετά μεγάλοι για να φιλοξενήσουν αυτού του είδους τον εξοπλισμό ψύξης. Ακόμη και στη νέα γενιά συστημάτων μέσω των οποίων ρέει εξαναγκασμένος αέρας, εξακολουθεί να υπάρχει πρόβλημα σχετικά με το πώς να διαχέεται γρήγορα η θερμότητα από τα εξαρτήματα στο ψυγείο. Το υλικό διεπαφής αγωγιμότητας θερμότητας παρέχει μια λύση αγωγιμότητας θερμότητας γεμίζοντας το κενό μεταξύ των επεξεργασμένων επιφανειών για να εξασφαλίσει ομοιόμορφη επαφή και υψηλή απόδοση μεταφοράς θερμότητας. Η ίδια μέθοδος ισχύει και για την περίπτωση που το κέλυφος χρησιμοποιείται ως ψύκτρα.

Τύποι θερμικά αγώγιμων υλικών και ενώσεων διεπαφής:

Υλικά καλαφατίσματος υγρών, τα οποία είναι πιο γνωστά ως Θερμική πάστα, θερμική γέλη ή θερμικό γράσο. Αυτά τα υλικά μπορούν να εφαρμοστούν απευθείας σε εξαρτήματα ως κόλλες για καλοριφέρ. Λόγω της δυσκολίας της επανεπεξεργασίας, σπάνια χρησιμοποιούνται ως υλικά διεπαφής για κελύφη. Αυτά τα υλικά μπορούν να αναμειχθούν με κεραμικά πληρωτικά, πληρωτικά μετάλλου ή οξειδίου μετάλλου για να επιτευχθεί υψηλή θερμική αγωγιμότητα.

Θερμικό γράσο και υλικό αλλαγής φάσης. Το θερμικό γράσο μπορεί να ληφθεί χρησιμοποιώντας ένα διάλυμα μεταξοτυπίας για να ληφθεί μικρότερο πάχος στρώσης κόλλας. Το γράσο αλλαγής φάσης είναι μια πιο προηγμένη εναλλακτική λύση στο θερμικό γράσο και μέσω της βελτιστοποίησης, μπορεί να επιτευχθεί ο μέγιστος ρυθμός μεταφοράς θερμότητας εντός ενός συγκεκριμένου εύρους θερμοκρασίας. Αυτά τα υλικά χρησιμοποιούνται συνήθως για θερμαντικά σώματα που στερεώνονται με μηχανική δύναμη και στερεώνονται στη θέση τους υπό σταθερή πίεση. Κατά τη λειτουργία, τα υλικά αλλαγής φάσης στερεοποιούνται ή υγροποιούνται σε ένα παχύρρευστο στρώμα, απελευθερώνοντας ή απορροφώντας τη λανθάνουσα θερμότητα ξεχωριστά. Αυτά τα υλικά στρώματος υψηλής κόλλας μπορούν να εκτυπωθούν χρησιμοποιώντας μεταξοτυπία για να αποκτήσουν το ελάχιστο πάχος στρώσης κόλλας.

Θερμικό επίθεμα: Αυτά τα προσχηματισμένα στερεά υλικά είναι πολύ απλά στη χρήση και μπορούν επίσης να ενσωματωθούν στη διαδικασία αυτόματης συναρμολόγησης. Αν και το θερμικά αγώγιμο επίθεμα υιοθετεί γενικά το προσχηματισμένο σχήμα, μπορεί επίσης να κοπεί ανάλογα με το απαιτούμενο μέγεθος. Είναι κατάλληλα για χρήση σε επίπεδα στοιχεία για τη σύνδεση του καλοριφέρ ή απευθείας προσαρτημένα στο κέλυφος.

Υπάρχει μια ποικιλία προδιαγραφών υλικού που ισχύουν για τα θερμικά αγώγιμα υλικά διεπαφής. Η θερμική αγωγιμότητα των υλικών ή η θερμική αντίσταση των παρεχόμενων προϊόντων είναι οι κύριες ιδιότητες του υλικού που πρέπει να ληφθούν υπόψη, επειδή αυτή η τιμή μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως στόχος σχεδιασμού στην προσομοίωση ή σε κάποιους βασικούς υπολογισμούς. Εκτός από τα χαρακτηριστικά των υλικών, οι σχεδιαστές θα πρέπει επίσης να λαμβάνουν υπόψη την αυτοματοποιημένη διαδικασία συναρμολόγησης στη διαδικασία κατασκευής, καθώς και την ευκολία παραγωγής της ενσωμάτωσης συγκεκριμένων λύσεων στο PCBA ή στο περίβλημα.