การวิเคราะห์วัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อน การวิเคราะห์วัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อน

I. วัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อนคืออะไร
ครั้งที่สอง เหตุใดจึงต้องใช้วัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อน
สาม. วัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อนในอุดมคติคืออะไร?
IV. การแนะนำวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อนทั่วไปหลายชนิด

1. จาระบีระบายความร้อน
2. แผ่นซิลิโคนนำความร้อน
3. วัสดุเปลี่ยนเฟสนำความร้อน
4. สติ๊กเกอร์สองหน้านำความร้อน 5. แผ่นกราไฟท์นำความร้อน

V. การเลือกวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อนสำหรับหลอด LED
วี.ไอ. ความคิดริเริ่ม

I. วัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อนคืออะไร

• วัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อน [Thermal Interface Materials] หรือที่เรียกว่าวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อนหรือวัสดุเชื่อมต่อในการนำความร้อน เป็นวัสดุที่ใช้กันทั่วไปในบรรจุภัณฑ์ IC และการกระจายความร้อนทางอิเล็กทรอนิกส์ ส่วนใหญ่ใช้เพื่อเติมช่องว่างขนาดเล็กและรูที่ไม่สม่ำเสมอบนพื้นผิวลด ความต้านทานหน้าสัมผัสการถ่ายเทความร้อนและปรับปรุงประสิทธิภาพการกระจายความร้อนของอุปกรณ์

• วัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อน (TIM) มีบทบาทสำคัญในการจัดการระบายความร้อนและเป็นสาขาที่สำคัญในการอภิปรายในระเบียบวินัยนี้

ครั้งที่สอง เหตุใดจึงต้องใช้วัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อน

• มีช่องว่างที่ไม่สม่ำเสมอที่ละเอียดมากระหว่างพื้นผิวของวัสดุไมโครอิเล็กทรอนิกส์และตัวระบายความร้อน หากติดตั้งร่วมกันโดยตรง พื้นที่สัมผัสจริงระหว่างพื้นที่ทั้งสองจะเท่ากับ 10% ของพื้นที่ฐานของฮีตซิงก์ และส่วนที่เหลือจะเป็นช่องว่างอากาศ เนื่องจากค่าการนำความร้อนของอากาศมีค่าเพียง 0.024W/(m·K) จึงเป็นตัวนำความร้อนที่ไม่ดี ซึ่งจะนำไปสู่ความต้านทานความร้อนสัมผัสที่สูงมากระหว่างชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์และตัวระบายความร้อน ซึ่งเป็นอุปสรรคอย่างมากต่อการนำความร้อนของอากาศ ความร้อนและทำให้ประสิทธิภาพของฮีตซิงก์ต่ำในที่สุด .

• ใช้วัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อนที่มีค่าการนำความร้อนสูงเพื่อเติมเต็มช่องว่างเหล่านี้ ไล่อากาศในช่องว่างออก และสร้างช่องนำความร้อนที่มีประสิทธิภาพระหว่างชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์และตัวระบายความร้อน ซึ่งสามารถลดความต้านทานความร้อนจากการสัมผัสได้อย่างมาก และทำให้ตัวระบายความร้อนมีบทบาทอย่างเต็มที่

สาม. วัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อนในอุดมคติคืออะไร?

คุณสมบัติที่วัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อนในอุดมคติควรมีคือ:
(1) การนำความร้อนสูง
(2) มีความยืดหยุ่นสูง เพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อนสามารถเติมเต็มช่องว่างระหว่างพื้นผิวสัมผัสได้อย่างเต็มที่ภายใต้สภาวะความดันในการติดตั้งต่ำ และตรวจสอบให้แน่ใจว่าความต้านทานการสัมผัสความร้อนระหว่างวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อนและพื้นผิวสัมผัสมีขนาดเล็ก (3) ฉนวนกันความร้อน
(4) ติดตั้งและถอดออกได้ง่าย
(5) การบังคับใช้ที่กว้างสามารถใช้เพื่อเติมช่องว่างขนาดเล็กและช่องว่างขนาดใหญ่

IV. การแนะนำวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อนทั่วไปหลายชนิด
• 1. จาระบีระบายความร้อน
〔1〕 จาระบีซิลิโคนนำความร้อนเป็นที่รู้จักกันทั่วไปว่าเป็นแผ่นกระจายความร้อน จาระบีซิลิโคนนำความร้อนเป็นสารประกอบจาระบีซิลิโคนนำความร้อนที่ทำจากซิลิโคนอินทรีย์เป็นวัตถุดิบหลักและเพิ่มวัสดุที่ทนความร้อนและการนำความร้อนได้ดีเยี่ยม
〔2〕 ข้อดี: ต้นทุนสูง เป็นวัสดุนำความร้อนที่ใช้บ่อยที่สุดในการกระจายความร้อนแบบอิเล็กทรอนิกส์
ข้อควรทราบ: ไม่สะดวกในการใช้งาน แผ่นความร้อนทั่วไปจะมีน้ำมันซิลิโคนซึ่งจะแห้งหลังจากผ่านไปนาน ไม่แนะนำให้ใช้เทอร์มอลเพสต์กับผลิตภัณฑ์ที่มีอายุการใช้งานยาวนาน

2. แผ่นซิลิโคนนำความร้อน
   A. แผ่นซิลิกาเจลที่นำความร้อนเป็นวัสดุตัวกลางที่นำความร้อนที่สังเคราะห์โดยกระบวนการพิเศษโดยมีซิลิกาเจลเป็นวัสดุฐาน โดยเพิ่มวัสดุเสริมต่างๆ เช่น ออกไซด์ของโลหะ
   B. ในอุตสาหกรรม เป็นที่รู้จักกันว่าแผ่นซิลิโคนนำความร้อน ฟิล์มซิลิกอนนำความร้อน แผ่นนำความร้อนแบบอ่อน ฯลฯ ซึ่งผลิตขึ้นเป็นพิเศษสำหรับรูปแบบการออกแบบโดยใช้ช่องว่างเพื่อถ่ายเทความร้อนซึ่งสามารถเติม ช่องว่างและทำให้การถ่ายเทความร้อนระหว่างส่วนทำความร้อนและส่วนทำความเย็นเสร็จสมบูรณ์ .
   C. ในเวลาเดียวกัน มันยังมีบทบาทเป็นฉนวน การดูดซับแรงกระแทก การปิดผนึก ฯลฯ ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการการออกแบบของอุปกรณ์ขนาดเล็กและบางเฉียบ สามารถผลิตและใช้งานได้อย่างมาก และมีความหนาหลากหลาย ผู้ที่ใส่.
   ข้อดีของแผ่นซิลิโคนนำความร้อน
   • 1) ช่วงและความเสถียรของการนำความร้อนของฟิล์มซิลิกาความร้อน
   • 2) เชื่อมช่องว่างทางเทคโนโลยีในโครงสร้างของแผ่นซิลิโคนนำความร้อน ลดข้อกำหนดความทนทานทางเทคโนโลยีของชิ้นส่วนโครงสร้างหม้อน้ำและกระจายความร้อน
   • 3 〕แผ่นซิลิโคนนำความร้อนมีคุณสมบัติเป็นฉนวน
   • 4) แผ่นซิลิโคนนำความร้อนมีผลในการดูดซับแรงกระแทกและดูดซับเสียง
   • 5 〕แผ่นซิลิโคนนำความร้อนมีความสะดวกในการติดตั้ง ทดสอบ และนำมาใช้ซ้ำได้

วัสดุเปลี่ยนเฟสการนำความร้อน
• วัสดุเปลี่ยนเฟส (PCM – Phase Change Material) หมายถึง สารที่เปลี่ยนรูปร่างตามอุณหภูมิและสามารถให้ความร้อนแฝงได้ กระบวนการที่วัสดุเปลี่ยนเฟสเปลี่ยนจากของแข็งเป็นของเหลวหรือจากของเหลวเป็นของแข็งเรียกว่ากระบวนการเปลี่ยนเฟส ขณะนี้วัสดุเปลี่ยนเฟสจะดูดซับหรือปล่อยความร้อนแฝงจำนวนมาก
• ข้อดี: วัสดุเปลี่ยนเฟสส่วนใหญ่เป็นของแข็ง-ของแข็ง ตอนนี้เปลี่ยนเฟสแล้ว ในกรณีของภาวะช็อกจากความร้อน พวกเขาสามารถดูดซับความร้อนได้จำนวนหนึ่งผ่านการเปลี่ยนเฟสและชะลอผลกระทบของฟลักซ์ความร้อนจำนวนมาก เปรียบเสมือนการเพิ่มที่เก็บน้ำให้กับช่องนำความร้อนของชี่ อุณหภูมิเปลี่ยนเฟสของวัสดุเปลี่ยนเฟสในท้องตลาดปัจจุบันอาจอยู่ที่ประมาณ 45 °C ถึง 50 °C วัสดุเปลี่ยนเฟสส่วนใหญ่จะใช้กับแหล่งความร้อนที่มีฟลักซ์ความร้อนสูงในทันที เช่น ซีพียู ซึ่งสามารถมีบทบาทในการป้องกันได้ดีมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในขณะที่เริ่มทำงานหรือรีสตาร์ท ข้อควรทราบ: มีความจุความร้อนและความต้านทานความร้อนจำนวนหนึ่ง ซึ่งน้อยกว่าความหนาของแผ่นซิลิกาเจลที่นำความร้อน และความหนาอาจบางได้ถึง 0.125 มม. มันไม่ง่ายที่จะบันทึกและติดตั้งและมีการตกตะกอนของน้ำมันซิลิโคนซึ่งจะส่งผลต่อเอฟเฟกต์แสงของอุปกรณ์ให้แสงสว่างและเปลี่ยนสื่อนำความร้อน เหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคและผลิตภัณฑ์อื่นๆ โดยเฉพาะคอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊ก เกมคอนโซล ฯลฯ อย่างไรก็ตาม ความน่าเชื่อถือไม่ดีนัก และประสิทธิภาพจะลดลงภายใต้อุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน โดยทั่วไป ประสิทธิภาพจะลดลง 40% เป็น 70% หลังจากใช้งานไป 2 ปี

กาวสองหน้านำความร้อน
• กาวสองหน้านำความร้อน หรือที่เรียกว่าเทปนำความร้อน ประกอบด้วยโพลิเมอร์อะคริลิกที่เต็มไปด้วยผงเซรามิกที่นำความร้อนและผสมด้วยกาวซิลิโคน มีลักษณะการนำความร้อนสูงและเป็นฉนวน มีความอ่อน แรงอัด ความสอดคล้อง และความหนืดสูง ปรับให้เข้ากับช่วงอุณหภูมิที่กว้าง สามารถเติมพื้นผิวที่ไม่เรียบ สามารถแนบสนิทและแน่นกับอุปกรณ์แหล่งความร้อนและฮีตซิงก์ และนำความร้อนได้อย่างรวดเร็ว
• ข้อดี: สะดวกมากในการติดฮีตซิงก์และอุปกรณ์ทำความร้อนอื่นๆ วางสติกเกอร์สองหน้านำความร้อนระหว่างตัวระบายความร้อนและตัวระบายความร้อน กดให้แน่น และตัวระบายความร้อนจะติดแน่นบนตัวระบายความร้อน ใช้งานง่ายสะดวกและเอื้อต่อการปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต ผลการกระจายความร้อนนั้นชัดเจนกว่าสติกเกอร์กระจายความร้อนทั่วไป ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานของส่วนประกอบได้อย่างมาก และเป็นตัวเลือกแรกสำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ระดับไฮเอนด์ที่ต้องการการนำความร้อน
• ข้อควรทราบ: ความต้องการสูงบนผิวกาว การพิมพ์ และการชุบผิวด้วยไฟฟ้าไม่เหมาะสำหรับการใช้งาน

แผ่นกราไฟท์ความร้อน
• แผ่นกราไฟต์นำความร้อนเป็นวัสดุนำความร้อนและกระจายความร้อนใหม่ล่าสุด ซึ่งนำความร้อนได้เท่ากันในสองทิศทาง ปกป้องแหล่งความร้อนและส่วนประกอบ และปรับปรุงประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค ประสิทธิภาพการกระจายความร้อนสูง, รอยขนาดเล็ก, น้ำหนักเบา, การนำความร้อนสม่ำเสมอในสองทิศทาง, กำจัดพื้นที่ "จุดร้อน", ปกป้องแหล่งความร้อนและส่วนประกอบในขณะที่ปรับปรุงประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค
• ข้อดี: การนำความร้อนสูง, วัสดุค่อนข้างบาง, ประสิทธิภาพด้านต้นทุนสูง, การนำความร้อนตามแนวยาวพิเศษ, และสามารถกำจัดจุดร้อนได้อย่างรวดเร็ว
• ข้อควรทราบ: ไม่มีฉนวน วัสดุค่อนข้างเปราะ สูญเสียมากระหว่างการเจาะ

V. การเลือกวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อนสำหรับหลอด LED

1. ไฟถนนนำ:
   ผู้ผลิตต่างมีการออกแบบที่แตกต่างกัน ฉันเห็นว่าผู้ผลิตบางรายไม่ได้ใช้มัน แต่ไม่รวมลูกปัดโคมไฟในตัว แผ่นฐานอะลูมิเนียมและตัวเรือนจะต้องแบนเป็นพิเศษ ผู้ผลิตบางรายใช้แผ่นกันความร้อนและยังใช้แผ่นซิลิกาเจลกันความร้อนด้วย ในช่วงสองปีที่ผ่านมา ผู้ผลิตบางรายใช้แผ่นกราไฟท์นำความร้อนและน้ำยาประสาน
   คำแนะนำ: ใช้แผ่นกราไฟท์และแผ่นซิลิกาเจลกันความร้อน
2. นำหลอดฟลูออเรสเซนต์และแผงไฟ:
   ทางที่ดีควรใช้เทปสองหน้าแบบนำความร้อน
3. สปอร์ตไลท์ LED และดาวน์ไลท์: แผ่นฉนวนนำความร้อน [0.23 มม. ทนแรงดันไฟฟ้า 5kv] แผ่นกราไฟต์นำความร้อน
   ข้างต้นเป็นเพียงการติดต่อของฉันกับการเลือกวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อนโดยลูกค้า ผู้ผลิตแต่ละรายมีตำแหน่งทางการตลาดที่แตกต่างกันและการเลือกใช้ไม่เหมือนกัน การกระจายความร้อนส่งผลต่อโครงสร้างทั้งหมดของผลิตภัณฑ์ และผลการกระจายความร้อนขั้นสุดท้ายไม่ได้ถูกกำหนดโดยวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อนเหล่านี้เท่านั้น แต่โดยรวมแล้ว เฉพาะเมื่อมีวัสดุและกระบวนการทั้งหมดเท่านั้นที่จะทำให้เกิดการกระจายความร้อนได้ดีที่สุด ความคิดริเริ่ม VI
4. อย่าเพิ่งเชื่ออย่างงมงายในค่าการนำความร้อนเพียงค่าเดียว ตัวอย่างเช่น ความแข็งของแผ่นซิลิกาเจลความร้อนสูงเกินไป และไม่ว่าค่าการนำความร้อนจะสูงเพียงใด ก็จะไม่มีผล เนื่องจากโมดูลัสการบีบอัดมีขนาดเล็กเกินไป
5. อย่าหมกมุ่นกับราคาต่ำ
6. สิ่งที่สำคัญที่สุดคือการติดตั้งผลิตภัณฑ์จริงเพื่อทดสอบประสิทธิภาพขั้นสุดท้าย
7. สุดท้ายนี้ขอเชิญทุกท่านเข้ามาค้นคว้าและศึกษาร่วมกันครับ. ข้อมูลของเราอยู่ในภาพ