Termiškai laidžios pastos, klijai, junginiai ir izoliacinės šiluminės sąsajos – paskirtis ir taikymas

Siekiant pagerinti šilumos perdavimo nuo paviršiaus, kurį reikia efektyviai aušinti, į įrenginį, skirtą šiai šilumai atgauti, kokybę, naudojamos vadinamosios šiluminės sąsajos.

Šiluminė sąsaja yra sluoksnis, paprastai iš kelių komponentų šilumai laidžio junginio, dažniausiai pastos arba junginio.

Šiuo metu populiariausios šiluminės sąsajos yra naudojamos kompiuterių mikroelektronikos komponentams: procesoriams, vaizdo plokštės lustams ir kt. Šiluminės sąsajos plačiai naudojamos kitoje elektronikoje, kur galios grandinės taip pat patiria didelį įkaitimą, todėl reikalingas efektyvus ir kokybiškas aušinimas... Šiluminės sąsajos taip pat taikomos visų tipų šilumos tiekimo sistemose.

Vienaip ar kitaip įvairūs šilumai laidžiai junginiai naudojami galios elektronikos, radijo elektronikos, skaičiavimo ir matavimo įrangos gamyboje, įrenginiuose su temperatūros jutikliais ir pan., tai yra ten, kur dažniausiai yra komponentai, šildomi darbine srove arba kokiu nors kitu būdu.su dideliu šilumos išsklaidymu. Šiandien yra šių formų šiluminės sąsajos: pasta, klijai, junginys, metalas, tarpiklis.

Šilumos perdavimo pasta

Terminė pasta arba tiesiog šiluminė pasta yra labai paplitusi šiuolaikinės šiluminės sąsajos forma. Tai kelių komponentų plastikinis mišinys, pasižymintis geru šilumos laidumu. Šiluminės pastos naudojamos šilumos varžai tarp dviejų kontaktinių paviršių sumažinti, pavyzdžiui, tarp lusto ir radiatoriaus.

Dėl šilumai laidžios pastos žemo šilumos laidumo oras tarp radiatoriaus ir vėsinamo paviršiaus pakeičiamas pasta su žymiai didesniu šilumos laidumu.

Dažniausiai Rusijoje gaminamos pastos yra KPT-8 ir AlSil-3. Taip pat populiarios Zalman, Cooler Master ir Steel Frost pastos.

Pagrindiniai reikalavimai šilumai laidžiai pastai yra tai, kad ji turėtų kuo mažesnę šiluminę varžą, kad ji stabiliai išlaikytų savo savybes laikui bėgant ir per visą darbo temperatūrų diapazoną, kad ją būtų lengva tepti ir nuplauti, o kai kuriais atvejais naudinga, kad yra tinkamų elektros izoliacinės savybės.

Šilumai laidžių pastų gamyba yra susijusi su geriausių šilumai laidžių komponentų ir užpildų, turinčių pakankamai aukštą šilumos laidumą, naudojimu.

Mikrodispersiniai ir nanodispersiniai milteliai ir mišiniai volframo, vario, sidabro, deimantų, cinko ir aliuminio oksido, aliuminio ir boro nitrido, grafito, grafeno ir kt.

Rišiklis pastos sudėtyje gali būti mineralinė arba sintetinė alyva, įvairūs mišiniai ir mažo lakumo skysčiai. Yra terminių pastų, kurių rišiklis polimerizuojasi ore.

Taip atsitinka, kad norint padidinti pastos tankį, į jos sudėtį pridedami lengvai išgaruojantys komponentai, kad pasta būtų skysta, o vėliau virstų didelio tankio ir šilumos laidumo šilumine sąsaja. Šio tipo šilumos laidumo kompozicijos turi būdingą savybę pasiekti maksimalų šilumos laidumą po 5–100 valandų normalios eksploatacijos.

Yra metalo pagrindo pastos, kurios kambario temperatūroje yra skystos. Tokios pastos susideda iš gryno galio ir indžio, taip pat iš jų pagrindu pagamintų lydinių.

Geriausios ir brangiausios pastos gaminamos iš sidabro. Optimalios laikomos pastos aliuminio oksido pagrindu. Sidabras ir aliuminis suteikia mažiausią galutinio produkto šiluminę varžą. Keraminės pastos yra pigesnės, bet ir mažiau veiksmingos.

Paprasčiausią termo pastą galima pasigaminti įprasto grafito pieštuko švino miltelius, įtrintus ant švitrinio popieriaus, sumaišius su keliais lašais mineralinės tepalinės alyvos.

Kaip minėta pirmiau, šiluminė pasta dažniausiai naudojama kaip šiluminė sąsaja elektroniniuose įrenginiuose, kur reikia, ir naudojama tarp šilumą generuojančio elemento ir šilumą išsklaidžiančios struktūros, pavyzdžiui, tarp procesoriaus ir aušintuvo.

Pagrindinis dalykas, į kurį reikia atkreipti dėmesį naudojant šilumai laidžią pastą, yra minimalus sluoksnio storis. Norint tai pasiekti, būtina griežtai laikytis pastos gamintojo rekomendacijų.

Šiek tiek pastos užtepama dviejų dalių šiluminio kontakto ploto, o po to tiesiog sutrupama, spaudžiant abu paviršius. Taigi pasta užpildys mažiausias duobutes ant paviršių ir prisidės prie vienalytės šilumos paskirstymo ir perdavimo į išorę terpės susidarymo.

Terminis tepalas tinka įvairiems elektronikos mazgams ir komponentams aušinti, kurių šilumos išsiskyrimas yra didesnis nei leistina tam tikram komponentui, priklausomai nuo konkretaus korpuso tipo ir savybių. Perjungiamųjų maitinimo šaltinių mikroschemos ir tranzistoriai, vaizdo lempų įrenginių linijiniai skaitytuvai, akustinių stiprintuvų galios pakopos ir kt. Jos yra įprastos terminės pastos naudojimo vietos.

Šilumos perdavimo klijai

Kai dėl kokių nors priežasčių neįmanoma naudoti šilumai laidžios pastos, pavyzdžiui, dėl nesugebėjimo tvirtai prispausti komponentų vienas prie kito tvirtinimo detalėmis, jie naudojasi šilumai laidžiais klijais. Radiatorius tiesiog priklijuojamas prie tranzistoriaus, procesoriaus, lusto ir pan.

Jungtis pasirodo neatsiejama, todėl reikia itin preciziško požiūrio ir teisingo bei kokybiško klijavimo technologijos laikymosi. Pažeidus technologiją, šiluminės sąsajos storis gali pasirodyti labai didelis, o jungties šilumos laidumas pablogės.

Termiškai laidūs puodų mišiniai

Kai, be didelio šilumos laidumo, reikalingas hermetiškumas, elektrinis ir mechaninis stiprumas, aušinami moduliai tiesiog užpildomi polimerizuojamu mišiniu, kuris skirtas perduoti šilumą iš šildomo komponento į įrenginio korpusą.

Jei aušinamas modulis turi išsklaidyti daug šilumos, tai junginys taip pat turi būti pakankamai atsparus įkaitimui, šiluminiam ciklui ir atlaikyti šiluminį įtempį, atsirandantį dėl temperatūros gradiento modulio viduje.

Mažai tirpstantys metalai

Šiluminės sąsajos įgauna vis didesnį populiarumą, pagrįstos dviejų paviršių litavimu mažai tirpstančiu metalu. Tinkamai pritaikius technologiją, galima pasiekti rekordiškai mažą šilumos laidumą, tačiau metodas yra sudėtingas ir turi daug apribojimų.

Visų pirma, reikia kokybiškai paruošti sujungimo paviršius montavimui, priklausomai nuo jų medžiagos, tai gali būti nelengva užduotis.

Aukštųjų technologijų pramonėje galima lituoti bet kokius metalus, nepaisant to, kad kai kuriems iš jų reikalingas specialus paviršiaus paruošimas. Kasdieniame gyvenime kokybiškai suklijuojami tik tie metalai, kurie puikiai tinka alavuoti: varis, sidabras, auksas ir kt.

Keramika, aliuminis ir polimerai visiškai netinka skardinti, su jais situacija yra sudėtingesnė, čia nebus įmanoma pasiekti dalių galvaninės izoliacijos.

Prieš pradedant lituoti, būsimi jungiami paviršiai turi būti nuvalyti nuo nešvarumų. Svarbu tai daryti efektyviai, išvalyti nuo korozijos pėdsakų, nes esant žemai temperatūrai srautai apskritai nepadės.

Paprastai valymas atliekamas mechaniškai, naudojant alkoholį, eterį arba acetoną. Dėl šios priežasties šiluminės sąsajos pakuotėje kartais yra kieta šluostė ir alkoholiu suvilgyta servetėlė.Darbas turi būti atliekamas su pirštinėmis, nes tepalas, kurį galima gauti iš rankų, tikrai pablogins litavimo kokybę.

Pats litavimas turi būti atliekamas kaitinant ir laikantis gamintojo nurodyto stiprumo. Kai kurioms pramoninėms šiluminėms sąsajoms reikalingas privalomas prijungtų dalių pašildymas iki 60–90 °C, o tai gali būti pavojinga kai kuriems jautriems elektroniniams komponentams. Pradinis šildymas dažniausiai atliekamas plaukų džiovintuvu, o vėliau litavimas baigiamas savaime įšilus darbiniam įrenginiui.

Šio tipo šiluminės sąsajos parduodamos šlovės folijos pavidalu, kurios lydymosi temperatūra šiek tiek viršija kambario temperatūrą, taip pat pastų pavidalu. Pavyzdžiui, folijos pavidalo Fields lydinio lydymosi temperatūra yra 50 ° C. Galinstanas pastos pavidalu tirpsta kambario temperatūroje. Skirtingai nuo folijos, pastas yra sunkiau naudoti, nes jos turi būti labai gerai įterptos į lituojamus paviršius, o foliją reikia tinkamai pašildyti surinkimo metu.

Izoliacinės tarpinės

Galios elektronikoje dažnai reikalinga elektrinė izoliacija tarp šilumos perdavimo ir šilumos šalinimo elementų. Todėl, kai netinka šilumai laidži pasta, naudojami silikoniniai, žėručio ar keraminiai substratai.

Lankstūs minkšti įklotai pagaminti iš silikono, kieti – iš keramikos. Yra vario arba aliuminio lakšto pagrindu pagamintos spausdintinės plokštės, padengtos plonu keramikos sluoksniu, ant kurių dedami vario folijos pėdsakai.

Paprastai tai yra vienpusės lentos, vienoje takelio pusėje, o kitoje yra paviršius tvirtinimui prie radiatoriaus.

Be to, ypatingais atvejais gaminami galios komponentai, kuriuose metalinė korpuso dalis, pritvirtinta prie radiatoriaus, iš karto padengiama epoksidinės dervos sluoksniu.

Šiluminių sąsajų naudojimo ypatybės

Taikant ir nuimant šiluminę sąsają, būtina griežtai laikytis jos gamintojo, taip pat aušinimo (aušinimo) įrenginio gamintojo rekomendacijų. Dirbant su elektrai laidžiomis šiluminėmis sąsajomis svarbu būti ypač atsargiems, nes jo perteklius gali patekti į kitas grandines ir sukelti trumpąjį jungimą.