Interfejsy termiczne - materiały termoprzewodzące

Ahlhorn | 17.12.2020

Funkcja materiałów przewodzących ciepło

Materiały przewodzące ciepło, zwane Thermal Interface Material (TIM), są stosowane w wielu dziedzinach elektroniki, gdzie ważne jest szybkie i wydajne przewodzenie ciepła. TIMS wypełnia nierówności, a tym samym umożliwia lepsze przenoszenie ciepła z elementu do radiatora. Typowe obszary zastosowań to elementy wrażliwe na ciepło, w których stosuje się chłodnicę aktywną lub pasywną. Służy jako pomoc montażowa dla elektroniki, techniki pomiarowej i kontrolnej oraz dla lepszego odprowadzania ciepła z komponentów elektronicznych, takich jak tranzystory mocy.

Rodzaje materiałów termoprzewodzących

materiały przemiany fazowej

Wyjątkową cechą materiałów o przemianie fazowej (PCM) jest to, że zmieniają się one z fazy stałej w półstałą pod wpływem ciepła działającego procesora i lekkiego docisku. Faza półstała ma tę właściwość, że bardzo łatwo dopasowuje się do obu powierzchni. Zdolność do całkowitego wypełnienia szczelin powietrznych interfejsu i pustych przestrzeni w powierzchni pod lekkim dociskiem pozwala temu materiałowi działać równie dobrze jak pasta termiczna.

Pasta termiczna

Pasty termoprzewodzące zwykle składają się z silikonu wzbogaconego wypełniaczami przewodzącymi ciepło. Utwardzanie zwykle nie jest konieczne, a ich spływanie jest płynne i idealnie dopasowuje się do interfejsów. Interfejsy termiczne można łatwo przerobić. Należy jednak upewnić się, że przed zamontowaniem radiatora nałożono wystarczającą ilość pasty lub smaru.

Wypełniający lukę

Jednym z największych segmentów rynku TIM są wypełniacze szczelin. Mogą być dostarczane w różnych mocach. Wydajne, miękkie i dobre przewodniki termiczne, te materiały mogą pokryć szczeliny do 15 mm. Praktyczne wypełniacze szczelin mogą pokrywać kilka elementów o różnych wysokościach, a następnie emitować ciepło do wspólnego rozpraszacza ciepła.

folia termiczna s

Folie termoprzewodzące nie tylko przenoszą ciepło, ale także zapewniają izolację elektryczną. Pod względem odporności na rozdarcie i przebicie folie termiczne zapewniają doskonałą trwałość. Do tej kategorii należą folie przewodzące ciepło i materiały grafitowe zawierające silikon i bezsilikonowe (np. poliuretan wypełniony ceramiką). Zakres przewodności cieplnej i przedział cenowy jest szeroki, więc każdy może znaleźć dobre rozwiązanie.

Podkładki termiczne

Podkładki termiczne są zwykle wykonane z niezbrojonego silikonu z wypełniaczami przewodzącymi. Wzmocnienia podkładek termicznych to zazwyczaj tkane szkło, folie metalowe lub folie polimerowe. Praktyczne podkładki termiczne są zwykle wstępnie przycięte w różnych rozmiarach, aby pomieścić elementy o różnych rozmiarach. Podczas gdy materiały o przemianie fazowej i pasta termoprzewodząca są wyraźnie lepsze pod względem przewodnictwa, podkładki termiczne mają tę zaletę, że są opłacalną i wygodną opcją do zastosowań o niższych potrzebach chłodzenia.

folie grafitowe

Ta niedroga opcja była używana od dawna. Folie są elektrycznie przewodzące i mogą być stosowane w bardzo wysokich temperaturach do 500°C. Niektórzy dostawcy ustawiają włókna poziomo. Prowadzi to do bardzo różnych pomiarów przewodności cieplnej. Jest materiał, który pokazuje 7,0 W/mK na osi x i 150,0 W/mK na osi yz - wyraźna różnica.

Dwustronne taśmy samoprzylepne termoprzewodzące

Taśma termoprzewodząca może być wykonana z drobno tkanej, niklowanej siatki miedzianej, która ściśle dopasowuje się do nierównych powierzchni montażowych. Przewodzące ciepło dwustronne taśmy PSA są bardzo powszechnie stosowane do mocowania małych radiatorów do komponentów. Ważnymi czynnikami są tutaj wytrzymałość na odrywanie, wytrzymałość na okrążenie i przebijanie, siła trzymania i odporność termiczna. Pod względem przewodnictwa cieplnego taśmy dwustronne są średniej klasy. Oszczędzasz na dodatkowych częściach montażowych, ale pasy mają problemy z nieregularnymi powierzchniami elementów i dlatego mogą być używane tylko w ograniczonym zakresie. Plastikowe układy scalone są zwykle wklęsłe w środku, a powierzchnie radiatora również się różnią, co może prowadzić do szczelin powietrznych w interfejsie.

kleje termiczne

Kleje przewodzące ciepło - zwane również klejami przewodzącymi ciepło - mogą być systemami jednoskładnikowymi lub dwuskładnikowymi. Są one wyposażone w wypełniacze przewodzące. Aplikacja odbywa się zwykle poprzez dozowanie lub drukowanie szablonowe. Utwardzanie kleju jest konieczne, aby umożliwić niezawodne usieciowanie polimeru, który zapewnia właściwości klejące. Największą zaletą tego TIM jest z pewnością fakt, że kleje termiczne zapewniają wsparcie konstrukcyjne i dlatego nie jest wymagane mechaniczne mocowanie.

żółty termiczny

Żele są substancją tłuszczopodobną, która jest lekko usieciowana. Zachowanie jest odpowiednio podobne, co ogranicza zaciekanie materiału.

TIM-y wykonane z metalu

Metalowe materiały przewodzące ciepło mogą mieć różne kształty i nie ograniczają się już do zastosowań lutowniczych. W wielu zastosowaniach metalowe TIM można bardzo dobrze przerobić, a także łatwo je poddać recyklingowi.

Obszary zastosowania pasty termicznej

Głównym obszarem zastosowania pasty termicznej jest elektronika. Ponadto pasty termoprzewodzące znajdują zastosowanie m.in. w branżach:

• Sprzęt IT
• przemysł tworzyw sztucznych
• przemysł obuwniczy
• odlewnie
• Budowa aparatury i przemysł laboratoryjny
• przemysł maszyn do drewna
• przemysł maszyn pakujących
• technologia medyczna
• Inżynieria ogólna

Zachowane dzięki ekspansji elektromobilności Pasta termiczna n również w dziedzinie energoelektroniki, coraz częściej w sektorze motoryzacyjnym.

Nasza broszura na temat materiałów termoprzewodzących

Wybierając odpowiedni materiał termiczny, wiele osób nie jest pewien, na co dokładnie zwrócić uwagę. W naszej broszurze „Dobór odpowiedniego materiału termoprzewodzącego” chcielibyśmy zapewnić Ci wszystko, co musisz wiedzieć o materiałach grzewczych.