Kartrijli isitgichning issiq yuzi va isitish plitasidagi teshik devori o'rtasida yupqa qatlamli pasta yoki bo'shliqni to'ldiruvchi issiqlik uchun yagona ko'prikdir. Ushbu material, termal interfeys materiali (TIM) ikkita asosiy kimyoviy oilaga kiradi: klassik, yumshoq, kauchuk silikonlar va yangiroq, qattiqroq va qattiqroq epoksilar. Ularning orasidagi tanlov - bu termal ishlash, uzoq{2}}barqarorlik va mikroskopik, tartibsiz bo'shliqqa moslashish qobiliyati. Tushunishepoksi va silikon TIM termal qarshilik plitasitaqqoslash sanoat isitish tizimlarida ishonchli, takrorlanadigan issiqlik uzatishni qidiradigan dizaynerlar uchun juda muhimdir.
Termal qarshilik nima va u nima uchun muhim?
Issiqlik qarshiligi (KVt⁻¹ yoki ·W⁻¹ darajasida o'lchanadi) materialning issiqlik oqimiga qanchalik samarali to'sqinlik qilishini aniqlaydi. TIM qatlami uchun umumiy qarshilik massali material qarshiligi va ikkala interfeysdagi (isitgich-to'g'ridan-to'g'ri{2}}TIM va TIM-to'g'ridan-to'g'ri-kontakt qarshiliklarining yig'indisidir. Pastroq issiqlik qarshiligi ma'lum bir harorat farqi uchun interfeys bo'ylab ko'proq issiqlik o'tkazilishini anglatadi. Termal qarshilikka ta'sir qiluvchi asosiy omillar:
Ommaviy issiqlik o'tkazuvchanligi (k)TIM (Vt/m·K)
Bog'lanish chizig'ining qalinligi (BLT)- yupqaroq yaxshiroq
Yuzaki namlanish va moslik- TIM mikroskopik aperitsiyalarni qanchalik yaxshi to'ldiradi
Epoksi va silikon asosidagi TIMlar issiqlik o'tkazuvchanligini oshirish uchun issiqlik o'tkazuvchan keramik plomba moddalari (masalan, alyuminiy oksidi, rux oksidi, bor nitridi yoki alyuminiy nitridi) bilan tuzilgan. Biroq, ularning o'ziga xos polimer kimyosi tubdan farqli ishlash va qo'llash xususiyatlariga olib keladi.
Silikonga asoslangan TIMlar: yumshoq, mos va kechirimli
Silikon TIMlar odatda quritilmagan pastalar yoki jellar sifatida taqdim etiladi. O'rnatishdan keyin ular yumshoq va kauchuk bo'lib qoladi, chunki ular qattiqlashmaydi (yog'lar) yoki past modulli elastomerga qattiqlashadi. Rux oksidi yoki bor nitridi bilan to'ldirilgan yuqori sifatli silikon TIM odatda 1–5 Vt/m·K oralig'ida issiqlik o'tkazuvchanligini ko'rsatadi. Ularning asosiy afzalliklari quyidagilardan iborat:
Ajoyib muvofiqlik– Yumshoq pasta sirtdagi nosimmetrikliklar ichiga oqadi, hatto o'rtacha siqish bosimida ham past kontakt qarshiligiga erishadi. Hech qanday kimyoviy tozalash yoki aralashtirish talab qilinmaydi.
Oson qo'llash va qayta ishlash– Silikon moylarni artib tashlash mumkin, interfeysni tozalash va isitish moslamasi yoki plastinkaga zarar bermasdan qayta moylash mumkin.
Keng harorat oralig'i– Koʻpgina silikon TIMlar −50 darajadan +200 darajagacha uzluksiz ishlaydi, baʼzi maxsus darajalar esa 300 darajaga etadi.
Biroq, silikon TIMlar talab qilinadigan ilovalarda ikkita muhim cheklovlarga ega. Birinchidan, silikon moylar "pompalash" ga moyil bo'ladi - tsiklik termal kengayish va qisqarish yog'ni interfeysdan asta-sekin siqib chiqarishi mumkin, bu esa vaqt o'tishi bilan bog'lanish chizig'ining qalinligini va termal qarshilikni oshiradi. Ikkinchidan, doimiy yuqori haroratlarda (150-200 darajadan yuqori) silikon moy bazasi uchib ketishi yoki ko'chishi mumkin, bu materialning qurishi, yorilishi va samaradorligini yo'qotishiga olib keladi. Shu sabablarga ko'ra, silikon TIM vaqti-vaqti bilan demontaj qilishni talab qiladigan yoki o'rtacha harorat aylanishi sodir bo'ladigan yig'ilishlar uchun eng mos keladi.
Epoksi asosidagi TIMlar: qattiq, doimiy va termal barqaror
Epoksi TIMlar ikki qismli (qatron + qattiqlashtiruvchi) yoki bir qismli (issiqlik bilan ishlaydigan) tizimlar sifatida taqdim etiladi. Ular suyuqlik yoki pasta sifatida qo'llaniladi va keyin qattiq, qattiq, o'zaro bog'langan qattiq hosil qilish uchun xona haroratida yoki issiqlik bilan davolanadi. Epoksi TIM solishtiriladigan silikon TIMga qaraganda bir oz yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga erishishi mumkin, odatda 3-8 Vt / m · K, bu epoksining strukturaviy yaxlitlikni buzmasdan yuqori plomba yuklarini qabul qilish qobiliyati tufayli. Eng muhimi, tuzalganidan keyin epoksi doimiy, qattiq qatlamdir.
Epoksi TIMning eng muhim afzalligi yuqori haroratlarda uzoq muddatli barqarorlikdir. Qattiqlashtirilgan epoksi pompalanmaydi, ko'chib ketmaydi yoki qurib ketmaydi. U qattiq termal aylanish sharoitida ham doimiy nozik bog'lanish chizig'ini saqlab, mexanik ravishda qulflangan bo'lib qoladi. Hech qachon qismlarga ajratilmaydigan va doimiy ravishda 150–200 daraja yoki undan yuqori haroratda ishlaydigan plastinka uchun qattiqlashtirilgan epoksi TIM ko'pincha eng ishonchli, uzoq muddatli ishlashni ta'minlaydi. Silikon yumshoq, mos keladigan, vaqtinchalik adyoldir; epoksi qattiq, doimiy va ishonchli termal chokdir.
Savdo: qattiqlik va muvofiqlik
Epoksi TIMlarning barqarorligini ta'minlaydigan bir xil qattiqlik ularning asosiy kamchiliklarini ham yaratadi: ular qattiq va silikonlarga qaraganda kamroq mos keladi. Epoksi TIM past qisish bosimi ostida sirt pürüzlülüğüne osonlikcha oqmaydi. Yupqa, past qarshilikka ega bo'lgan bog'lanish chizig'iga erishish uchun birlashtiruvchi yuzalar (isitgich kartriji va plastinaning teshigi) qattiqroq mexanik moslashuvga ega bo'lishi kerak - tekisroq sirt qoplamalari (masalan, Ra < 1,6 mikron) va kichikroq diametrli bo'shliq. Qattiqlashtirilmagan epoksini qattiqlashguncha yupqa qatlamga siqish uchun yuqori qisish yoki yig'ish bosimi ham talab qilinadi. Agar yuzalar juda qo'pol yoki juda bo'sh joy bo'lsa, epoksi haddan tashqari qalin bog'lanish chizig'i bilan qattiqlashadi va uning yuqori o'tkazuvchanligi qo'shimcha qarshilikni qoplay olmaydi.
Bundan tashqari, epoksi TIMga xizmat ko'rsatish mumkin emas. Quritgandan so'ng, uni mexanik ishqalanishsiz yoki kimyoviy tozalashsiz tozalash mumkin emas, bu ikkalasi ham isitgich yoki plastinaga zarar etkazishi mumkin. Har qanday demontaj isitish moslamasini to'liq almashtirishni va plastinka yuzasini potentsial ravishda qayta ishlashni talab qiladi. Shuning uchun, epoksi TIMlar faqat uzoq muddatli ishonchliligi qayta ishlash zaruratidan ustun bo'lgan doimiy, xizmat ko'rsatmaydigan yig'ilishlar uchun ko'rsatilgan.
Issiqlik qarshiligini solishtirish: miqdoriy ko'rinish
K=3 Vt/m·K bo'lgan silikon surtma uchun nasosdan chiqarilgandan keyin odatdagi bog'lanish chizig'ining qalinligi 0,1 mm bo'lishi mumkin, bu esa har sm² uchun 0,033 K·Vt⁻¹ hajmli qarshilikni beradi. K=6 Vt/m·K va 0,05 mm zichroq bog'lanish chizig'iga ega qattiq epoksi uchun (yuqori qisish bosimi va silliq yuzalar bilan erishiladi) massa qarshiligi har sm² uchun 0,0083 K·Vt⁻¹ ni tashkil qiladi - to'rt baravar past. Kontakt qarshiliklari (mos silikon uchun pastroq) qo'shilsa ham, qattiqlashtirilgan epoksi yaxshi ishlab chiqilgan yig'ilishda 30-50% kamroq umumiy termal qarshilikka erishishi mumkin.
Biroq, agar epoksi bog'lanish chizig'i nozik bo'lmasa - masalan, noto'g'ri o'rnatilganligi sababli 0,2 mm - uning qarshiligi silikon bilan bir xil bo'lgan sm² uchun 0,033 KVt⁻¹ bo'ladi. Bunday holda, silikonning xizmat ko'rsatish qobiliyatini yo'qotganda, epoksi hech qanday termal afzallik bermaydi. Shunday qilib, muhandislik qarori plastinka va isitgichning mexanik bardoshliklarini hisobga olgan holda erishish mumkin bo'lgan bog'lanish chizig'ining qalinligini hisobga olishi kerak.
Yuqori harorat barqarorligi: hal qiluvchi omil
Uzluksiz, yuqori haroratda ishlaganda (masalan, inyeksion kalıplama yoki yarimo'tkazgichni qayta ishlash uchun 200 graduslik plastinkalar) silikon moylar ko'pincha bir necha oy ichida yomonlashadi. Asosiy yog 'bug'lanadi, to'ldiruvchi joylashadi va material o'tkazgich emas, balki issiqlik izolyatori vazifasini bajaradigan quruq, yorilib ketgan qobiqqa aylanadi. Epoksi TIM termoset polimer bo'lib, uchmaydi va oqmaydi. Uning maksimal doimiy foydalanish harorati standart navlar uchun odatda 180-220 daraja, maxsus epoksi TIMlar esa 300 darajagacha baholanadi. Bunday sharoitda epoksining issiqlik qarshiligi yillar davomida barqaror bo'lib qoladi, silikonning qarshiligi esa vaqt o'tishi bilan barqaror ravishda oshadi. Tez-tez texnik xizmat ko'rsatmasdan aniq harorat bir xilligini saqlab turishi kerak bo'lgan plastinka uchun epoksi eng yaxshi tanlovdir.
Har bir material uchun qo'llash bo'yicha ko'rsatmalar
| Mulk | Silikon TIM | Epoksi TIM |
|---|---|---|
| Shakl | Pasta, jel yoki prokladka | Ikki qismli suyuqlik yoki pasta |
| Davolash | Yo'q (yog ') yoki yumshoq elastomer | Qattiq, qattiq termoset |
| Odatda k (Vt/m·K) | 1–5 | 3–8 |
| Muvofiqlik | Ajoyib | Bechora |
| Kerakli sirt pürüzlülüğü | Ra <3,2 mkm | Ra < 1,6 mkm |
| Siqish bosimi | Past (0,1–0,5 MPa) | Oʻrtacha va yuqori (1–5 MPa) |
| Maksimal doimiy harorat | 200 daraja (yog '), 300 daraja (mutaxassislik) | 220 daraja (standart), 300 daraja (mutaxassislik) |
| Pompaning chiqishiga qarshilik | Past va o'rtacha | Juda baland |
| Xizmat ko'rsatish qobiliyati | Tozalang va qayta qo'llang | Doimiy, xizmat ko'rsatmaydi |
| Oddiy ilovalar | Xizmatga yaroqli bo'g'inlar, o'rtacha velosiped | Doimiy, yuqori haroratli, uzluksiz ishlash |
Xulosa: Eng yaxshi termal interfeys - bu nozik va buzilmagan
Epoksi asosidagi va silikon asosidagi TIM o'rtasidagi tanlov doimiy, barqaror, yuqori haroratli termal ko'prik va yumshoq, kechirimli, xizmat ko'rsatadigan pasta o'rtasidagi qarordir. Bir marta yig'ilgan va texnik xizmat ko'rsatmasdan yillar davomida ishonchli ishlashi kutilayotgan plastinka uchun, ayniqsa 150 darajadan yuqori haroratlarda - qattiqlashtirilgan epoksi TIM uskunaning ishlash muddati davomida pastroq va barqarorroq issiqlik qarshiligini ta'minlaydi. Demontaj qilish odatiy hol bo'lgan yoki sirt qoplamalari qo'pol va qisish bosimi past bo'lgan ilovalar uchun silikon TIM qayta ishlash qulayligi bilan mos ishlashni ta'minlaydi. Ikkala material ham universal jihatdan ustun emas; to'g'ri tanlov butunlay mexanik bardoshliklarga, ish haroratiga va isitish moslamasining texnik xizmat ko'rsatish falsafasiga bog'liq. Eng yaxshi termal interfeys - bu plastinkaning ishlash muddati davomida nozik va buzilmagan bo'lib qoladigan va ko'plab doimiy, yuqori haroratli ilovalar uchun bu interfeys epoksidan qilingan.
