Spis treści
Czym są materiały interfejsu termicznego?
Z przewodnością cieplną wynoszącą zaledwie 0,0263 W/MK, powietrze jest najgorszym przewodnikiem ciepła ze wszystkich. Aby zapobiec gromadzeniu się ciepła, należy unikać powstawania pustek powietrznych między komponentami. Pomagają w tym układy TIM, zamykając szczeliny spowodowane nierównościami, tolerancjami lub chropowatością i zapewniając, że nie powstają żadne szczeliny powietrzne.
- Pasty termoprzewodzące,
- Klej przewodzący ciepło,
- Folie grafitowe i aluminiowe,
- Folie piankowe i żelowe,
- Jednostronne i dwustronne samoprzylepne folie termoprzewodzące,
- Materiały zmiennofazowe (PCM),
- elastomery zawierające silikon i niezawierające silikonu,
- Kapton i dyski mikowe,
- Materiały z tlenku aluminium.
Podkładki
Które układy TIM są odpowiednie dla danego zastosowania?
Nie każdy materiał nadaje się jako uniwersalny środek dla wszystkich obszarów zastosowań w elektronice. Aby znaleźć idealny TIM, programiści w dziedzinie badań nad materiałami muszą wziąć pod uwagę szeroki zakres właściwości materiału, takich jak odporność termiczna, przewodność cieplna, impedancja termiczna, tolerancje mechaniczne par styków, zakres temperatur, kompatybilność środowiskowa i wiele innych.
Najbardziej odpowiedni materiał termoprzewodzący zależy od danego zastosowania. Trzy główne rodzaje TIM to folie termoprzewodzące, pasty termoprzewodzące i kleje termoprzewodzące. Różnią się one między innymi zastosowaniem, grubością warstwy, izolacją elektryczną i przewodnością cieplną.
Fazy przewodzące ciepło
Pasty przewodzące ciepło są często używane do tworzenia warstw przenoszących ciepło, na przykład między radiatorem a komponentem elektronicznym. Są one zwykle nakładane w bardzo cienkich warstwach o maksymalnej grubości około 50 µm. Większe odległości między komponentami nie mogą być za ich pomocą mostkowane. W praktyce często stosuje się nadmierną ilość pasty. Jednak nałożenie zbyt małej ilości pasty jest często bardziej krytyczne, ponieważ może to nie zrekompensować wszystkich kieszeni powietrznych.
Materiały zmiennofazowe
Wykończenie powierzchni i wybór TIM
Główne obszary zastosowań materiałów interfejsu termicznego
Duża liczba materiałów interfejsów termicznych produkowanych przy użyciu szerokiej gamy procesów ilustruje zmianę w najlepszych praktykach projektowych. Chłodzenie powietrzem w elektronice coraz bardziej zanika na rzecz coraz większej liczby radiatorów i łączenia gorących komponentów z metalowymi obudowami i innymi powierzchniami rozpraszającymi ciepło.
Zmiana ta jest również korzystna dla często pożądanej miniaturyzacji podzespołów. Większa gęstość komponentów zmniejsza objętość powietrza dostępnego do chłodzenia, a jednocześnie zapobiega cyrkulacji pozostałego powietrza. Z tego powodu konstrukcja bezwentylatorowa jest obecnie preferowana w systemach, w których wentylatory były pierwotnie używane do wymuszonego chłodzenia powietrzem.
TIM w praktyce
Precyzyjne pomiary jako podstawa zoptymalizowanego zarządzania temperaturą
Ze względu na niezliczone możliwe obszary zastosowań i ogromną różnorodność materiałów, materiały interfejsu termicznego stanowią poważne wyzwanie dla badań materiałowych. Zarządzanie ciepłem w dziedzinie elektroniki jest niezwykle złożone i wymaga dokładnej znajomości właściwości materiałowych stosowanych TIM.
Specyfikacje te można określić za pomocą testera materiałów interfejsu termicznego który mierzy impedancję termiczną materiałów interfejsu termicznego, takich jak płyny termiczne, pasty przewodzące ciepło, elastyczne przewodniki ciepła i materiały zmiennofazowe oraz określa ich prawdopodobną przewodność cieplną.
Dzięki tej wiedzy możliwe jest udoskonalenie interakcji komponentów i materiałów interfejsu oraz opracowanie zoptymalizowanego zarządzania temperaturą dla złożonych aplikacji elektronicznych.
