İçindekiler
Bilimsel tanım
Bileşenlerin aşırı ısınması arızalara yol açabileceğinden, termal yönetim elektronik cihazlarda belirleyici bir faktördür. Bu nedenle amaç, elektronikler tarafından üretilen ısıyı bir soğutucu cihaza, örneğin bir soğutucu veya ısı emiciye aktarmaktır.
Ancak, temas yüzeyleri gerekli ısı transferini sağlayamazsa en güçlü ısı emici bile ısıyı en iyi şekilde dağıtamaz. Modern üretim süreçlerine rağmen, mikroskobik olarak küçük hava kalıntılarının meydana geldiği belirli bir yüzey pürüzlülüğü kalır. Termal arayüz malzemeleri olarak da bilinen Termal Arayüz Malzemeleri (TIM’ler) bileşenler arasındaki bu boşlukları doldurmak için tasarlanmıştır, böylece ısı transferi önemli ölçüde iyileştirilir.
Bu aynı zamanda ısı üreten bileşen ile soğutucu arasındaki temas direncinin TIM kullanılarak azaltılması gerektiği anlamına gelir.
TIM'lerin termal özellikleri
Bu nedenle bir TIM’in performansı termal özelliklerine bağlıdır. Endüstride en sık kullanılan ve veri sayfalarında listelenen değerler termal iletkenlik ve termal empedanstır. Sadece termal empedans yerine termal empedans dikkate alındığında termal iletkenlik TIM’in avantajı, örneğin malzemenin kalınlığı ve temas basıncı da dikkate alındığından, uygulama koşullarını da yansıtmasıdır.
Bununla bağlantılı olarak, ısı akışına direnme kabiliyetini tanımlayan termal direnç vardır. Termal iletkenliğin aksine, termal direnç malzemenin kalınlığına bağlıdır. Bu, malzeme ne kadar kalın olursa, termal iletkenlik aynı kalsa bile termal direncin o kadar yüksek olacağı anlamına gelir.
Isıyı yönetirken ve bir TIM seçerken , yalnızca malzemenin termal iletkenliği değil, aynı zamanda temas direnci de dikkate alınmalıdır. temas direnci ısı üreten bileşen, TIM ve ısı emici arasında.
Termal empedans burada devreye girer: Termal direnç ve temas direncinin toplamını tanımlar, yani bir montajın, yani malzemenin ve malzeme arayüzlerinin ısı akışına karşı koyduğu toplam dirençtir.
Yüksek termal iletkenliğe ve mümkün olan en düşük termal empedansa sahip malzemeler idealdir.
Özetlenmiş özellikler:
- Termal iletkenlik
- Malzeme kalınlığı
- Temas basıncı
- Termal direnç
- Temas direnci
Termal empedans için ölçüm yöntemi
Termal empedans ölçümleri genellikle bir TIM test cihazı standardı karşılayan ASTM D5470 Standart. Bir numunenin ısıtılmış ve soğutulmuş bir plaka arasına sıkıştırıldığı sabit bir yöntem kullanılır. Numune boyunca sıcaklık gradyanı, ortaya çıkan ısı akışı ve test edilecek numune ile aynı boyutta olan plakanın test yüzeyi veya alanı daha sonra termal empedansı hesaplamak için kullanılır. Termal empedans böylece numunenin termal direncini artı malzeme ile test yüzeyleri arasındaki termal arayüz direncini ölçer ve θ olarak etiketlenir ve m2∙K/W biriminde verilir.
Temas direnci numune yüzeyine ve test yüzeylerinin test edilen malzeme üzerine uyguladığı temas basıncına bağlı olarak değiştiğinden, basınç TIM test cihazı tarafından kaydedilir. Test numunesinin kalınlığı da ölçülür.
TIM test cihazı ayrıca görünür termal iletkenliği, yani test koşulları için spesifik termal iletkenliği belirlemek için de kullanılabilir. Bunu yapmak için termal arayüz direnci hariç tutulmalıdır. Bunu yapmak için, termal empedans ilk olarak farklı numune kalınlıklarının bir fonksiyonu olarak ölçülür ve grafik olarak çizilir. Bu, gradyanın karşılığı görünür termal iletkenlik olan ve sıfır kalınlıktaki kesişme noktası iki test yüzeyindeki temas direncine karşılık gelen düz bir çizgi ile sonuçlanır.
