Selezione del materiale termico giusto
A seconda dell'applicazione, è possibile utilizzare un tipo di TIM piuttosto che un altro per migliorare le prestazioni. Alcuni sono rigidi, altri flessibili. Alcuni TIM sono solidi e altri possono passare da una fase all'altra. È disponibile un'ampia gamma di tipi di materiali di interfaccia termica per migliorare il trasferimento di calore tra le superfici, ma è fondamentale scegliere il tipo giusto.
Learn more about they types of Thermal Interface Materials below:
Elenco dei tipi di materiale dell'interfaccia termica:
Riempitivi di spazi
Gap fillers are a popular interface material type. Gap fillers are elastomeric sheets, typically made from silicone, that contain specialized thermal filler material to increase the overall thermal conductivity of the material. Questi materiali sono dotati di una vasta gamma di opzioni, quindi è abbastanza facile trovare un riempitivo adatto per un'applicazione specifica. I riempitivi di spazi vuoti sono in genere tagliati in base a dispositivi di dimensioni standard o forme personalizzate per applicazioni specifiche.
Ampia gamma di opzioni di materiali riempitivi per gap
I riempitivi di spazi vuoti sono probabilmente il più vario tipo di materiale di interfaccia termica. All gap fillers have a base elastomer and a thermal filler mixed in, which include silicone and silicone-free materials. Queste sono solo una frazione delle opzioni disponibili quando si seleziona un riempitivo di gap. All'interno dello stesso mix di elastomero e riempitivo, ci sono più spessori di fogli, opzioni appiccicose o adesive per ciascun lato del foglio, materiali di rinforzo come la fibra di vetro e opzioni di supporto per proteggere il materiale prima dell'applicazione. Alcuni materiali possono isolare elettricamente i dispositivi caldi. Altri riempitivi di gap hanno la capacità di assorbire le interferenze elettromagnetiche (EMI). Tra tutte queste opzioni, potresti avere un centinaio di opzioni con un tipo di materiale. Questa gamma di opzioni è ciò che rende i riempitivi di spazi una selezione popolare quando si tratta di materiale di interfaccia termica.Accomodante Stack-Up di tolleranza e più dispositivi con riempitivi di spazi vuoti
Poiché i riempitivi gap sono realizzati con un materiale di base elastomerico, ha una qualità elastica. Ciò significa che può essere compresso e può applicare una pressione proporzionale alla sua deflessione contro le superfici che premono contro di esso. Ma invece di una molla assiale, è una superficie elastica che può essere compressa in quantità variabili su tutta la sua superficie. Questo è il motivo per cui i gap filler sono così efficaci nell'adattarsi a stack up di tolleranza e dispositivi multipli. Gap fillers will yield to varying heights, so if there's a particular device where the tolerances stack up and have a bit of variance, the gap filler can still effectively connect a device to a heat sink. E non deve essere solo un dispositivo, potrebbero essere più dispositivi che devono connettersi a un singolo dissipatore di calore. Con i riempitivi di gap, è possibile.
Materiale di interfaccia termica in qualche modo riutilizzabile
I riempitivi di spazi vuoti hanno un certo livello di riutilizzabilità. Poiché sono elastomerici, questi materiali di interfaccia termica hanno la capacità di tornare in posizione. È quando spingiamo troppo che creiamo deformazioni plastiche nel riempitivo di spazi vuoti dove non sarebbe in grado di recuperare completamente il suo spessore originale. Quindi, se rimaniamo all'interno di quell'intervallo, possiamo usare di nuovo i riempitivi di gap. Se c'è un lato adesivo al riempitivo dello spazio, potrebbe non staccarsi bene, il che limiterebbe anche la sua capacità di essere riutilizzato. Le superfici adesive o appiccicose hanno anche la straordinaria capacità di trovare qualsiasi particella che galleggia intorno, quindi la superficie potrebbe sporcarsi se la disinstallazione e la reinstallazione del riempitivo non avviene in un ambiente pulito e controllato.
Grasso termico
Thermal grease is a grease specially designed to have a high thermal conductivity. Most thermal greases are silicone based with small thermally conductive filler particles that increase the overall conductivity of the mixture. Esistono grassi privi di silicone sul mercato per applicazioni sensibili al silicone. Le applicazioni che riguardano la bagnabilità e l'adesione di superfici che possono venire a contatto con un grasso termico trarrebbero vantaggio dall'utilizzo di un composto privo di silicone.Scelta di applicazioni ampiamente disponibili e comuni
Il grasso termico è facile da acquisire, rendendolo popolare per progetti fai-da-te o prototipi di piccole quantità o cicli di produzione. Per le applicazioni che richiedono coerenza da un prodotto all'altro, è relativamente semplice creare un modello per lo screening sul grasso termico. Ciò rende i modelli di grasso specifici per l'applicazione semplici ed economici. Other thermal interface materials require die cutting to produce custom shapes.Bassa resistenza all'interfaccia, ideale per superfici piane
Applying pressure to thermal grease between two surfaces forces the grease to shear and spread thin between those surfaces. Minimizing the material thickness between the surfaces minimizes the thermal resistance your interface material will impose on heat transfers. Questo rende il grasso termico ideale per superfici piane e lisce. Le superfici più ruvide o più dettagliate con altezze diverse hanno piccole tasche in cui il grasso non può riempirsi, motivo per cui sono stati progettati altri materiali di interfaccia termica come i riempitivi di fessure.Under Pressure: Spring Force Required
I grassi termici richiedono forze di montaggio caricate a molla. Man mano che il grasso termico si riscalda, può fluire un po 'e diradarsi. Per assicurarsi che entrambe le superfici siano costantemente a contatto e comprimano il grasso, è meglio utilizzare una forza elastica per montare le superfici ingrassate.
Ginger Handling Required
Come qualsiasi altro grasso, i grassi termici possono essere difficili da pulire e mantenere ben contenuti. In quantità minori, il grasso viene conservato in tubi e siringhe, consentendo un maggiore controllo sull'applicazione. Larger quantities of thermal greases come in containers with big lids and applying grease from a open tub can make a mess.Il grasso non è riutilizzabile
Mentre ci sono molte grandi cose sul grasso termico con la sua flessibilità e facilità di applicazione, viene fornito con lo svantaggio di non essere riutilizzabile. After the grease is compressed and thins out, the grease can dry out and prevent reuse. Any attempt to reuse the grease is crumbly mess which will not meet earlier performance. L'unico modo per ottenere le stesse prestazioni di prima è riapplicare il grasso termico fresco. This is why manufacturers thermal solutions with thermal grease pre-screened on heat sinks in order to provide a consistent amount of grease along with a grease cover, to protect the grease until ready for installation.Thermal Pads & Films
I pad termici e i film sono materiali sottili utilizzati per condurre il calore da una superficie all'altra. Questi materiali di interfaccia sono ideali anche per la dissipazione del calore lontano dai punti caldi. Tutti tranne alcuni pad termici e pellicole sono materiali flessibili. Come i riempitivi di fessure, i pad termici, i film e le pellicole sono in genere tagliati in base a dimensioni standard del dispositivo o forme personalizzate per applicazioni specifiche.
Isolamento elettrico
Non tutti i pad termici e i film sono considerati elettricamente isolanti. For those that are electrically insulating, they're becoming a more popular option than insulating hardware because of their flexibility, lightweight, and extremely thin properties. Ciò è particolarmente vantaggioso per l'elettronica di consumo che continua a racchiudere più potenza e componenti in dispositivi più sottili. Se si dispone di applicazioni ad alta potenza e si richiede un certo livello di flessibilità o conformità con il materiale di interfaccia termica, i pad termici o i film termici sono la scelta preferita.Graphite Pads & Film
I film di grafite sono l'eccezione alle regole generali di un pad termico o di un film. I cuscinetti di grafite sono costituiti da una pila di fogli di grafene uno sopra l'altro, quindi il calore e l'elettricità viaggiano facilmente tra gli atomi di carbonio legati insieme all'interno di un foglio. I fogli di grafene non si legano fortemente insieme poiché i legami di carbonio sono già realizzati nei piani di grafene e non tra i Mentre eccellente quando si tratta di diffondere calore lungo il suo piano, i film di grafite sono relativamente delicati e fragili rispetto ad altri film e pastiglie. Sono anche non elettricamente isolanti poiché gli elettroni possono facilmente viaggiare attraverso la struttura della grafite.
Riutilizzabilità di tamponi termici e film
Poiché alcuni pad contengono silicone, sono simili ai materiali di interfaccia termica gap filler in cui se li comprimi oltre un certo punto, rimangono leggermente compressi. Fortunatamente, la maggior parte dei pad termici ha un durometro elevato e richiede una grande quantità di forza per deformare la forma e lo spessore del pad. Questo rende i pad termici un materiale ideale per l'interfaccia termica riutilizzabile.
I film sono più simili all'hardware quando consideriamo la riutilizzabilità. Generalmente, se il film termico è intatto e non è stato piegato, è altrettanto riutilizzabile come l'hardware termico. Se la pellicola è stata piegata, può generare sacche d'aria indesiderate.
Nastro termico
Il nastro termico è un materiale di interfaccia comune. I nastri termici sono adesivi su uno o entrambi i lati, quindi possono aderire a una sola superficie o unire due superfici insieme. Questo viene in genere fatto con un adesivo sensibile alla pressione che è necessario comprimere tra le superfici per ottenere il legame meccanico che un nastro termico può fornire. The biggest difference between thermal tapes and your everyday, run-of-the-mill double-sided tapes is that they are specially formulated using high thermal conductivity fillers and polymers. Ci sono nastri termici che sono solo un adesivo. Sono posizionati su una fodera o un supporto per tenerli in un foglio o rotolo prima che siano fatti strada per la loro applicazione. Questi nastri termici senza base possono essere difficili da manipolare e applicare correttamente se non tagliati e maneggiati correttamente. Se una qualsiasi parte del nastro termico inizia ad attaccarsi a qualcosa, può essere difficile rimuovere il nastro senza allungare l'adesivo. Questo è il motivo per cui una buona parte dei nastri termici ha un materiale di base. Questi supporti sono solitamente un film termicamente conduttivo con l'adesivo applicato su uno o entrambi i lati.Non preoccuparti di quella vite di perdita
Il nastro termico può ridurre la necessità di montare hardware per dispositivi e dissipatori di calore più piccoli, che in genere vengono montati insieme. Ciò è particolarmente utile se trovi che un piccolo dispositivo sulla tua scheda ha bisogno di una gestione termica dopo aver progettato e ruotato la scheda. Potresti non avere spazio per il montaggio dell'hardware, ma hai comunque la possibilità di attaccare un dissipatore di calore al tuo dispositivo con del nastro termico.Il peso del mondo
Potresti voler riconsiderare il nastro termico per la tua applicazione se hai un'applicazione pesante o un dissipatore di calore che stai tentando di applicare a una superficie. Il peso dei dissipatori di calore più grandi può sopraffare la resistenza meccanica del nastro termico. Un alto livello di vibrazioni o urti può anche sopraffare il potere di adesione del nastro termico. Mentre i nastri termici hanno un certo livello di resistenza meccanica e sono buoni in un pizzico, in genere non sono la migliore scelta di interfaccia termica per le applicazioni approssimative. Attenersi alle applicazioni più piccole con il nastro termico.Sono bloccato su di te
I nastri termici non sono riutilizzabili se stanno facendo il loro lavoro. Vogliono attenersi a qualsiasi cosa tu li attacchi e non lasciarli andare. Ci sono trucchi come riscaldare l'adesivo e poi cercare di separare le superfici per smontare un gruppo con nastro termico. Oppure alcuni adesivi hanno bisogno di una sorta di solvente o detergente per rimuovere qualsiasi residuo dalle superfici, che rovina il potere adesivo del nastro. La rimozione dei nastri termici dalla loro superficie applicata li rende in genere irregolari e inefficaci come materiale di interfaccia termica per applicazioni future. Le superfici devono essere pulite e deve essere applicato un nuovo nastro. Ma il nastro termico è abbastanza facile da applicare, quindi non esclude necessariamente il nastro termico per applicazioni che richiedono rilavorazioni o manutenzione.
Ferramenta isolante
Il materiale di interfaccia termica sotto forma di hardware è tipicamente impiegato per la sua elevata conduttività termica e le proprietà di isolamento elettrico. Alcuni hardware vengono utilizzati anche come boccole o superfici portanti. L'hardware isolante dell'interfaccia termica è noto per la stabilità meccanica e la maggiore resistenza alla temperatura rispetto ad altri TIM.Materiali hardware isolanti
Le ceramiche termicamente conduttive come l'ossido di alluminio, il nitruro di alluminio e l'ossido di berillio sono comunemente utilizzate poiché sono convenienti e relativamente facili da produrre in componenti hardware discreti. La mica, un minerale naturale, ha una struttura simile a un foglio con un'eccellente conduttività attraverso il piano dei fogli. Poiché è ampiamente disponibile e facile da lavorare, la mica è anche una scelta di materiale popolare quando si tratta di componenti hardware elettricamente isolanti ma termicamente conduttivi. L'hardware può anche essere prodotto da materie plastiche come nylon, acetale riempito di PTFE o diallil ftalato. Le materie plastiche utilizzate per l'isolamento dell'hardware richiedono un'elevata rigidità dielettrica e una buona stabilità termica e chimica.
Inflessibile alla modifica e alla personalizzazione
L'hardware deve essere fabbricato nella forma in cui verrà utilizzato, in particolare l'hardware ceramico TIM. La maggior parte dell'hardware è specifico del dispositivo o creato per adattarsi a dimensioni molto specifiche.Gioca bene con gli altri
Poiché la maggior parte dell'hardware ha pochissima elasticità o comprimibilità, vengono utilizzati in combinazione con altri materiali di interfaccia termica. Nei casi in cui la superficie non è estremamente liscia, è possibile utilizzare un materiale più conforme con hardware isolante per rimuovere i vuoti d'aria tra le superfici. Il grasso termico, che potrebbe non avere il livello di isolamento elettrico richiesto per una particolare applicazione, verrebbe posizionato su entrambi i lati dell'hardware per ridurre al minimo eventuali vuoti d'aria. Ciò fornisce all'applicazione sia un'elevata conduttività termica che un elevato isolamento elettrico tra le superfici. In alcuni casi, un materiale come un gap pad o un gap filler dovrebbe essere utilizzato con l'hardware, soprattutto se l'applicazione potrebbe avere problemi di urti e vibrazioni. In queste situazioni, i materiali di interfaccia termica hardware isolanti vengono utilizzati al meglio con un altro tipo di materiale di interfaccia termica.Hardware riutilizzabile
L'hardware, purché non sia rotto, può essere riutilizzato come qualsiasi altro hardware. È sufficiente rimuovere con attenzione da un'applicazione e installare l'hardware in un nuovo assieme. Though if you're using hardware in conjunction with another thermal interface material like grease, the grease would need to be cleaned off and replaced for the new application of the hardware.Materiale a cambiamento di fase
Phase change material is an interesting thermal interface material type. È composto da una sostanza cerosa che ha una temperatura di fusione specifica, tipicamente tra 50-65 ° C. Mentre il materiale sta passando da un solido a un liquido, la temperatura del materiale rimane costantemente alla sua temperatura di fusione mentre assorbe calore. Ciò fornisce un eccellente controllo della temperatura tra le superfici. Una volta che il materiale a cambiamento di fase assorbe il suo calore latente di fusione, l'energia necessaria per fondere completamente il solido, quindi il materiale a cambiamento di fase inizierà ad aumentare la temperatura mentre è allo stato liquido.
Infiltrarsi in ogni angolo e fessura
Quando il materiale a cambiamento di fase viene riscaldato oltre una temperatura specifica, si scioglie e scorre in tutti gli angoli esistenti tra le superfici tra cui si trova. I materiali di interfaccia termica a cambiamento di fase rimuovono anche le sacche d'aria più piccole e forniscono una resistenza di interfaccia molto bassa tra le superfici. Quindi, dopo la prima volta che il cambiamento di fase si scioglie, puoi contare su una resistenza termica costantemente bassa tra le superfici tra cui stai trasferendo calore.Mitigating Rough Patches
Poiché i materiali a cambiamento di fase si trasformano in liquidi, possono entrare in spazi ristretti che altri materiali di interfaccia termica non riescono a raggiungere. Ciò significa anche che può gestire facilmente superfici più ruvide. Le superfici con imperfezioni, punti ruvidi o superfici non perfette potrebbero trarre vantaggio dall'utilizzo di materiale a cambiamento di fase per il trasferimento di calore. Tuttavia, i riempitivi di spazi vuoti sono ancora la scelta migliore per enormi disparità di altezza. Una grande quantità di materiale a cambiamento di fase dovrebbe essere aggiunta per occupare lo stesso volume che possono fare i riempitori di spazi vuoti.Must Love Springs
Come i grassi termici, i materiali a cambiamento di fase si assottigliano dopo la prima applicazione tra le superfici. Man mano che la cera si scioglie e riempie tutti i vuoti disponibili, quel materiale è ora imperfezioni superficiale e non aggiunge più spessore al materiale. Questo è il motivo per cui i materiali a cambiamento di fase dovrebbero essere utilizzati con metodi di montaggio a molla. Una forza a molla comprimerà il materiale a cambiamento di fase mentre è allo stato liquido. La forza aiuta a diradare il materiale, il che diminuisce anche la resistenza dell'interfaccia. Tutto ciò aiuta a migliorare il nostro trasferimento termico tra le superfici.
Facile pulizia durante la sostituzione del materiale a cambiamento di fase
Come il grasso termico, il materiale a cambiamento di fase non è riutilizzabile, ma non è nemmeno un pasticcio da pulire come il grasso. A differenza dei grassi, i materiali a cambiamento di fase ritornano a una forma più solida quando sono freddi, rendendo più facile raschiare le superfici. I tipici fluidi detergenti come l'alcol isopropilico possono anche essere utilizzati per pulire la cera come materiale a cambiamento di fase senza dover trattare altrimenti le superfici.
Incollaggio termico
La resina epossidica termica è il materiale di interfaccia termica più robusto. Ciò che distingue la resina epossidica termica dalle altre resine epossidiche sono i riempitivi termicamente conduttivi miscelati con le resine. Alcune resine epossidiche usano particelle ceramiche termicamente conduttive e altre usano piccole particelle metalliche. Come altre resine epossidiche, ci sono resine da una parte e due parti che possono essere miscelate e applicate per unire le superfici. Il tipo di resina epossidica utilizzata dipende tipicamente dai materiali che vengono uniti insieme.
Con la forza di molti materiali
La resina epossidica fa qualcosa che la maggior parte degli altri materiali di interfaccia termica non fa; Le resine epossidiche termiche creano un forte legame meccanico tra le superfici tra cui polimerizzano. Ciò consente alla resina epossidica termica di essere sia un materiale di interfaccia termica che un metodo di montaggio. In alcuni casi, questo può aiutare a ridurre la quantità di hardware di montaggio utilizzato in un prodotto o in un'applicazione. Questo è il motivo per cui possiamo realizzare dissipatori di calore con resina epossidica, che chiamiamo dissipatori di calore legati con resina epossidica.
Potenziali limitazioni di spedizione
La resina epossidica termica non è riutilizzabile. Come qualsiasi altra resina epossidica, una volta impostata la resina epossidica termica, i legami polimerici che si formano e si attaccano alle superfici non si rompono facilmente. Questo è il motivo per cui dovresti considerare la quantità di rilavorazione che potresti dover fare sul tuo prodotto prima di determinare che la resina epossidica termica è giusta per te. Se hai bisogno di eseguire la manutenzione sul tuo dispositivo che ha superfici epoxizzate, avrai difficoltà ad aggirare il tuo dissipatore di calore e un tempo ancora più difficile rimuoverlo.
Mentre ci sono solventi sul mercato che possono rimuovere particolari resine polimerizzate, sono prodotti specializzati che in genere non avresti in laboratorio o in officina. A volte hai solo bisogno di portare il tuo legame epossidico allo spettacolo e semplicemente segare o fresare ciò che hai messo insieme. Questo è certamente indesiderabile quando si dispone di un circuito stampato delicato su un lato di quel legame epossidico.
Hai un po 'di spazio di dare e muovere per riorientare e rimontare le superfici incollate con resina epossidica prima che le polimerizzazioni epossidiche. Questa quantità di tempo dipende dalla temperatura, dall'umidità e dal tempo di polimerizzazione della resina epossidica che stai utilizzando. Di solito è più facile pulire la resina epossidica non polimerizzata se hai bisogno di rifare qualcosa, quindi devi essere sicuro di ciò che stai facendo prima ancora di mescolare la resina epossidica e certo quando la resina epossidica inizia a polimerizzare.
Con la forza di molti materiali
Le resine e gli indurenti che compongono la resina epossidica termica possono contenere alcune sostanze chimiche abbastanza volatili. Ecco perché ci possono essere alcune restrizioni di spedizione quando si tratta di spedire resina epossidica non polimerizzata. Potrebbe essere necessario spedire resina epossidica termica non polimerizzata via terra poiché il trasporto aereo può comportare rischi che le società di trasporto aereo non vogliono gestire.
Next Steps: Reach Out to Boyd for Help in Selecting Your Interface Material
Contact Boyd to discuss your application and assess the thermal interface material options best suited for you.
