Gối cách nhiệt bằng silicone vs gối cách nhiệt không bằng silicone: Sự khác biệt là gì?

Mặt pad nhiệt làm từ silicone thường sử dụng chất liệu elastomer silicone làm chất nền polymer. Các chất độn gốm dẫn nhiệt được phân tán trong chất nền đó. Silicon mang lại độ linh hoạt, khả năng chịu nhiệt, khả năng đàn hồi và tính ổn định của mặt pad. Đây là vật liệu phổ biến nhất để sản xuất các miếng pad nhiệt mềm.

Bê tông nhiệt không chứa silicon sử dụng hệ thống polymer khác, chẳng hạn như acrylic, urethane hoặc chất đàn hồi độc quyền khác. Mục đích chính của nó là truyền nhiệt mà không đưa các thành phần có nguồn gốc từ silicon vào bộ phận lắp ráp. Các kỹ sư thường chỉ định sử dụng nó gần các bộ phận quang học, tiếp điểm điện, cảm biến, thiết bị lưu trữ, quá trình phủ lớp bảo vệ hoặc các khu vực nhạy cảm với silicon khác.

Không loại nào là phù hợp với mọi người dùng. Các miếng silicon thường cung cấp sự kết hợp đa dạng nhất về độ mềm mại, độ dày, hiệu suất nhiệt và khả năng chịu nhiệt độ. Các miếng silicon không phải là lựa chọn tốt nhất khi sự di chuyển của dầu silicon, siloxan dễ bay hơi, ô nhiễm bề mặt hoặc sự tương thích với quy trình xử lý ở giai đoạn sau tạo ra nguy cơ thực sự. Việc quyết định cuối cùng nên dựa trên các thử nghiệm về độ chối điện, lực nén, môi trường vận hành, yêu cầu điện và khả năng chống lão hóa chứ không phải chỉ dựa vào tên gọi của polymer.

So sánh miếng lót nhiệt silicone và miếng lót nhiệt không phải silicone

Bảng dưới đây đưa ra một so sánh sơ bộ hữu ích. Đây chỉ là công cụ sàng lọc, không thay thế cho việc kiểm tra pad trong quá trình lắp đặt thực tế.

Điểm quan trọng nhất là “silicone” chỉ đề cập đến chất nền, chứ không phải là hiệu suất toàn diện của miếng đệm. Hai miếng đệm silicone có độ cứng, lượng chất độn, khả năng thoát dầu, độ chối nhiệt và độ bền khác nhau rất nhiều. Tương tự, hai miếng đệm không phải silicone cũng có những đặc điểm khác nhau.

Bìa nhiệt silicone được làm từ gì?

A miếng tản nhiệt silicon Là một vật liệu tổng hợp. Chất đàn hồi silicone tạo thành một mạng lưới đàn hồi, trong khi các chất độn bằng gốm tạo ra các đường dẫn truyền nhiệt. Thân chính và chất độn cùng nhau quyết định độ dẫn điện, độ cứng, mật độ, độ bền kéo và lực nén. Việc bổ sung chất độn nhiều hơn có thể cải thiện độ dẫn điện nhưng cũng có thể làm cho miếng đệm trở nên cứng hơn và khó theo đường cong của bề mặt hơn.

Tại sao silicone được sử dụng rộng rãi trong các miếng đệm cách nhiệt?

Các chất đàn hồi silicone có thể duy trì tính linh hoạt trong phạm vi nhiệt độ hữu dụng nhất định. Chúng có thể được chế tạo với độ cứng thấp và khả năng phục hồi tốt. Chúng cũng có thể chứa lượng chất độn bằng gốm cao. Sự kết hợp này làm cho silicone trở nên lý tưởng để lấp đầy các khoảng cách quy mô milimet giữa các thành phần tạo nhiệt và bộ tản nhiệt, tấm tản nhiệt, vỏ kim loại hoặc khung cấu trúc.

Tính mềm mại giúp vật liệu có thể hòa quyện vào cấu trúc bề mặt vi mô khi được kẹp chặt. Đồng thời, nó cũng cho phép một miếng pad tiếp xúc với các thành phần có độ chênh cao về chiều cao. Kết quả là khả năng tiếp xúc thấp hơn và số lượng túi khí ít hơn. Đây là lý do tại sao lợi thế rõ ràng của số chỉ số dẫn điện cao hơn có thể biến mất khi vật liệu cứng hơn gây ra sự tiếp xúc kém. Mối liên hệ này được trình bày chi tiết hơn trong Tại sao giá trị W/mK cao không phải lúc nào cũng đồng nghĩa với hiệu suất làm mát tốt hơn.

Bệnh loãng silicone và sự thoát hơi siloxane có ý nghĩa gì?

Một số loại hóa chất silicone có thể phát ra một lượng nhỏ chất có độ phân tử thấp. Chất cặn lỏng thoát ra từ miếng đệm thường được gọi là hiện tượng rò rỉ dầu. Các phân tử dễ bay hơi được giải phóng vào môi trường xung quanh được coi là hiện tượng thoát hơi. Đây là những vấn đề liên quan nhưng không giống nhau.

Nguy cơ thực sự phụ thuộc vào nguyên liệu chế tạo, nhiệt độ, áp suất, thời gian, luồng không khí, các bề mặt xung quanh và độ nhạy của thiết bị. Một miếng lót silicon có lượng hơi thoát thấp được kiểm soát có thể hoạt động tốt trong nhiều sản phẩm điện tử đòi hỏi khắt khe. Tuy nhiên, một lượng vi nấm nhiễm bẩn nhỏ vẫn có thể không được chấp nhận khi tiếp xúc với bề mặt quang học hoặc tiếp điểm điện.

Không nên cho rằng mọi miếng silicon đều có hành vi di chuyển tương tự nhau. Các nhà cung cấp hiện nay cung cấp các loại miếng silicon có độ chảy thấp và độ thoát hơi thấp. Ví dụ, Parker đã giới thiệu một miếng silicon có độ chảy thấp được thiết kế cho các ứng dụng mà trong đó sự di chuyển của dầu silicone có thể gây ra các vấn đề về sản xuất hoặc chất lượng hình dạng của sản phẩm. Thông số kỹ thuật của THERM-A-GAP PAD 80LOE. Điều này cho thấy lý do tại sao quyết định không phải lúc nào cũng là sự lựa chọn đơn giản giữa chất silicone thông thường và các vật liệu không chứa chất silicone hoàn toàn.

Pad nhiệt không chứa silicon là gì?

A bát nhiệt không chứa silicon Sử dụng hệ thống chất kết dính khác thay thế cho chất đàn hồi silicone, đồng thời vẫn giữ lại các chất độn dẫn nhiệt. Các nhà cung cấp có thể sử dụng acrylic, urethane, chất polyolefin hoặc hóa học polymer độc quyền. Sản phẩm cuối cùng vẫn cần phải phù hợp, ổn định về điện, chịu được nhiệt và giữ được hình dạng khi bị nén.

Thuật ngữ “không chứa silicon” nên được coi là tuyên bố về vật liệu được kiểm soát. Hãy hỏi xem điều đó có nghĩa là không có chất silicon được thêm vào một cách cố ý, không có thiết bị sản xuất được kiểm soát hoặc không có giới hạn được kiểm nghiệm đối với các siloxan dễ bay hơi hay không. Những định nghĩa đó không tương đương nhau.

Tại sao các kỹ sư lại chỉ định các miếng cách nhiệt không chứa silicone?

Các miếng lót không chứa silicon được lựa chọn khi chất cặn có nguồn gốc từ silicon có thể gây cản trở cho sản phẩm hoặc quá trình sản xuất khác. Các vấn đề điển hình bao gồm:

• Khối sương hoặc màng trên ống kính, gương, dẫn sáng, cửa sổ và nắp máy ảnh
• Khả năng tiếp xúc tăng tại các thiết bị chuyển mạch, công tắc, đầu nối hoặc các tiếp điểm bị lộ
• Tác động đến sơn, lớp phủ, kết dính, in ấn hoặc xử lý bề mặt
• Việc nhiễm bẩn các cảm biến chính xác hoặc thiết bị phân tích
• Những hạn chế trong các khu vực sản xuất sạch
• Các thông số kỹ thuật của khách hàng cấm việc sử dụng silicone được thêm vào một cách cố ý

Henkel mô tả một ứng dụng điều khiển trong đó một bộ đệm khe hở nhiệt không chứa silicon Sản phẩm này đã được lựa chọn để tránh sự nhiễm bẩn xung quanh các tiếp điểm điện tử, các thành phần quang học và quy trình sản xuất ô tô. Ngoài ra, thiết kế này cũng nhấn mạnh một thực tế kỹ thuật quan trọng: việc thay thế vẫn phải đáp ứng được các yêu cầu về độ đàn hồi, độ mềm, tính điện trở nhiệt, nhiệt độ hoạt động liên tục và tuổi thọ lâu dài.

Việc không sử dụng silicone không đồng nghĩa với việc không tạo ra khí thoát ra nhiều.

Mọi polymer đều có thể chứa các thành phần dễ bay hơi hoặc có thể chiết xuất ra. Việc loại bỏ silicone giải quyết được vấn đề nhiễm bẩn đặc trưng của silicone. Điều này không chứng minh rằng tổng lượng khí thoát ra, sự mất khối lượng, mùi hôi, nhiễm chất ion hoặc dư lượng dễ ngưng tụ là đủ thấp để áp dụng.

Nếu sản phẩm sẽ hoạt động trong buồng quang kín, hệ thống chân không, thiết bị bảo vệ nhiệt độ cao hoặc môi trường nhạy cảm khác, vui lòng yêu cầu thông tin về phương pháp thử nghiệm và kết quả thực tế. Một nhãn “không chứa silicon” chung là chưa đủ. Kế hoạch chứng nhận cần xác định các yếu tố quan trọng, lượng cho phép và nhiệt độ mà vật liệu sẽ được thử nghiệm.

Hiệu suất nhiệt của miếng lót cách nhiệt silicone so với miếng lót không silicon

Các kỹ sư thường bắt đầu từ độ dẫn nhiệt tính bằng watt trên mét-kelvin. Con số này là hữu ích, nhưng nó không nói lên toàn bộ sự việc. Nhiệt phải đi qua bề mặt tiếp xúc đầu tiên, đi qua miếng đệm và đi qua bề mặt tiếp xúc thứ hai. Độ dày miếng đệm, áp suất, độ cứng, độ bám dính, độ phẳng bề mặt và sự phân bố chất độn đều ảnh hưởng đến mức tăng nhiệt cuối cùng.

Đối với lớp đơn giản có chiều dày, điện trở nhiệt tổng thể tỷ lệ thuận với độ dày và tỷ lệ nghịch với độ dẫn điện:

R = t / (k x A)

Đây, R là khả năng chịu nhiệt, t độ dày đường liên kết, k là độ dẫn nhiệt, và A là diện tích truyền nhiệt. Phương trình này không mô tả đầy đủ một giao diện thực tế mềm vì nó bỏ qua điện trở tiếp xúc. Tuy nhiên, nó vẫn cho thấy một điểm rõ ràng: một miếng pad dày hơn sẽ tạo ra điện trở ngay cả khi độ dẫn điện của nó cao.

So sánh độ chối nhiệt ở cùng độ dày và áp suất

So sánh công bằng nhất sử dụng dữ liệu trở kháng nhiệt với cùng độ dày, áp suất, nhiệt độ và phương pháp thử nghiệm cuối cùng. Không nên so sánh độ dẫn nhiệt của một miếng silicon với độ dẫn nhiệt của một miếng silicon khác. Đây là hai phép đo khác nhau.

ASTM D5470 Phân tích các phép đo trở kháng nhiệt và độ dẫn nhiệt rõ ràng ở trạng thái ổn định cho các vật liệu cách nhiệt điện dẫn nhiệt. Ngoài ra, ASTM cũng lưu ý rằng các điều kiện dòng nhiệt được kiểm soát của nó không thể tái hiện trực tiếp mọi ứng dụng thực tế. Vì vậy, dữ liệu từ nhà cung cấp nên là hướng dẫn sàng lọc, sau đó mới tiến hành thử nghiệm trên cụm lắp ráp mục tiêu.

Hướng dẫn của HakTak Độ dẫn nhiệt so với trở kháng nhiệt trong việc lựa chọn vật liệu dẫn nhiệt (TIM) giải thích cách mà điện trở tiếp xúc và độ dày đường nối có thể thay đổi thứ hạng giữa hai vật liệu. Một miếng pad có độ dẫn điện thấp đôi khi có thể làm giảm nhiệt độ của thành phần nếu miếng pad đó mỏng hơn, mềm hơn hoặc phù hợp hơn với bề mặt.

Pad silicone có thể truyền nhiệt tốt hơn không?

Không phải theo định nghĩa. Hóa học của chất silicon mang lại cho các nhà sản xuất một nền tảng hữu ích, vì vậy thị trường có nhiều miếng silicon chất lượng cao. Các công thức không chứa silicon cũng có thể truyền nhiệt hiệu quả. Kết quả phụ thuộc vào loại chất độn, tải trọng chất độn, cấu trúc miếng silicon, độ dày và chất lượng tiếp xúc.

Giữ cho sự so sánh gắn liền với cấu trúc cơ học. Xác nhận độ sai hẹp, chọn độ dày để duy trì tiếp xúc, tính toán lực nén và lực tại khoảng cách hẹp nhất, và so sánh độ chối nhiệt trong điều kiện đó. Kết thúc bằng việc kiểm tra nhiệt độ trong một cụm lắp ráp mẫu.

Gối cách nhiệt bằng silicone vs gối cách nhiệt không chứa silicone: Độ nén và độ mềm mại

Các miếng đệm phải co lại đủ để loại bỏ không khí và tuân thủ độ giãn nứt. Chúng phải làm điều đó mà không làm nứt thành phần, uốn cong PCB, nâng cao một đầu nối hoặc quá tải các phần kết nối. Điều này khiến lực nén trở nên quan trọng không kém so với độ dẫn nhiệt.

Các hệ thống silicone có lịch sử lâu đời trong việc được chế tạo thành các miếng đệm rất mềm mại. Nhiều miếng đệm không phải silicone cũng mềm mại, nhưng sự kết hợp về độ cứng, độ dày và độ dẫn điện có thể khác nhau. Dữ liệu cấp sản phẩm hữu ích hơn nhiều so với việc so sánh về hóa học tổng quát.

Độ cứng không đồng nghĩa với lực ép

Độ cứng của mặt dẻo cho thấy nhanh chóng khả năng chống nhấn nứt của bề mặt. Tuy nhiên, nó không hoàn toàn dự đoán được lực cần thiết để nén một miếng đệm lên 10%, 20% hoặc 30%%. Độ dày miếng đệm, độ dày cốt thép, tải trọng chất độn, tốc độ thử nghiệm, kích thước mẫu và tính chất vật lý dẻo nhớt của vật liệu đều ảnh hưởng đến đường cong lực.

Yêu cầu dữ liệu nén-độ lệch bất cứ khi nào độ căng của bảng điều khiển là vấn đề. Nếu nhà cung cấp chỉ đưa ra độ cứng Shore 00, hãy coi đó là so sánh ban đầu. Đừng sử dụng nó như là thông số cơ học duy nhất. Bạn có thể sử dụng khung dữ liệu này trong Miếng đệm tản nhiệt mềm và cứng: Loại nào tốt hơn? để liên kết độ cứng với tính phù hợp, khả năng xử lý và rủi ro về lắp ráp.

Bộ phận nén và sự giãn nở do ứng suất ảnh hưởng đến sự tiếp xúc lâu dài

Một miếng đệm nhiệt sẽ thay đổi sau khi được kẹp trong nhiều tuần, nhiều tháng và nhiều năm. Một số lực ban đầu sẽ giãn ra. Vật liệu cũng có thể giữ lại một phần hình dạng đã bị nén sau khi tải trọng được gỡ bỏ. Việc thay đổi nhiệt độ sẽ đẩy nhanh quá trình thay đổi này.

Thiết kế phải duy trì đủ áp lực tiếp xúc sau khi giãn nở. Nó không nên phụ thuộc hoàn toàn vào áp suất nén ban đầu cao. Các chất đàn hồi silicone thường có độ ổn định đàn hồi hữu ích, nhưng hành vi thực tế sẽ khác nhau tùy thuộc vào công thức sản xuất. Các miếng đệm không phải là silicone cũng phải được đánh giá qua dữ liệu về lão hóa thay vì dựa vào các giả định về nhóm polyme.

Đối với thiết kế ngăn xếp, Độ nén ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất của miếng đệm tản nhiệt Giải thích lý do việc nén quá ít khiến độ tiếp xúc kém, trong khi nén quá nhiều lại gây ra căng thẳng cơ học và có thể gây ra hư hỏng vật liệu. Nén theo khuyến nghị của nhà cung cấp là phạm vi bắt đầu. Kết quả cuối cùng là kết quả cuối cùng.

Ô nhiễm miếng lót nhiệt, sự thoát hơi và rò rỉ dầu

Những lo ngại về nhiễm bẩn là lý do chính khiến các kỹ sư so sánh giữa miếng dán silicone và miếng dán không phải silicone. Chủ đề này cần sử dụng ngôn ngữ cụ thể vì nhiều nguyên nhân gây hỏng hóc thường được nhóm lại với nhau.

Khi ô nhiễm silicone trở thành một rủi ro thiết kế thực sự

Các ứng dụng nhạy cảm với silicone không chỉ giới hạn ở thiết bị hút chân không. Một chiếc máy ảnh kín có thể giữ lại vật liệu dễ bay hơi gần ống kính. Một bộ phận tiếp xúc có thể tiếp xúc với các hợp chất làm thay đổi tính chất điện của chúng. Một bộ phận ô tô sơn có thể gặp phải các lỗi liên kết nếu nhiễm bẩn tiếp xúc với bề mặt đã được chuẩn bị sẵn. Một cảm biến có thể phản ứng với các chất lắng đọng rất nhỏ không gây ảnh hưởng đến các thiết bị điện tử thông thường.

Khoảng cách cũng là yếu tố quan trọng. Bộ tản nhiệt không cần phải tiếp xúc với bề mặt nhạy cảm. Nhiệt độ và luồng không khí có thể vận chuyển các chất dễ bay hơi. Khối lượng không gian, đường dẫn thông gió và nhiệt độ tại địa phương cũng cần được tính đến trong quá trình đánh giá.

Khi một miếng đệm nhiệt silicone có lượng máu chảy thấp có thể là đủ

Việc loại bỏ hoàn toàn chất silicone có thể làm giảm lựa chọn vật liệu và yêu cầu một chương trình đào tạo mới. Trong một số sản phẩm, nguy cơ chỉ giới hạn ở việc có sự di chuyển dầu có thể nhìn thấy thay vì nhiễm siloxane dư thừa. Sau đó, một miếng pad silicone có khả năng thoát dầu thấp đã được kiểm chứng có thể là giải pháp thực tế.

Hãy hỏi nhà cung cấp về dữ liệu về độ giãn, độ biến động và quá trình lão hóa. Kiểm tra toàn bộ bộ phận tại nhiệt độ thực tế cao nhất. Đặt các phiếu chứng nhận hoặc các bề mặt quang học và tiếp xúc đại diện tại các vị trí thích hợp. Kiểm tra chúng sau khi tiếp xúc với môi trường. Thử nghiệm ứng dụng này thường đưa ra câu trả lời hữu ích hơn so với nhãn hiệu vật liệu chung.

Dải nhiệt độ của miếng lót nhiệt silicone và không silicone

Các miếng silicon được sử dụng rộng rãi trong ngành điện tử vì các loại cao su silicone có thể duy trì tính linh hoạt ở dải nhiệt độ rộng. Điều này không có nghĩa là mọi miếng silicon đều được cấp chứng nhận chịu được cùng nhiệt độ tối thiểu và tối đa nhất định. Các lớp keo, màng bảo vệ, chất gia cố và chất độn có thể đặt ra giới hạn thấp hơn so với polymer cơ bản.

Các miếng lót không chứa silicon cũng có thể chịu được nhiệt độ hoạt động cao. Mức độ chịu nhiệt của chúng phụ thuộc vào hóa học của chất kết dính và tuổi thọ mong muốn. Chỉ số chịu nhiệt độ ngắn không đồng nghĩa với hoạt động liên tục trong 10 hoặc 20 năm.

Kiểm tra mức sử dụng liên tục, không chỉ là mức tối đa của tiêu đề

Đặc điểm kỹ thuật tối đa có thể mô tả việc tiếp xúc ngắn với vật liệu trong quá trình thử nghiệm cụ thể. Hãy hỏi xem chỉ số này có liên quan đến toàn bộ vật liệu hay không, liệu nó bao gồm lớp keo hay không và nhiệt dung, độ cứng, kích thước và lực thay đổi như thế nào khi vật liệu bị lão hóa. Một miếng pad có thể vẫn còn nguyên vẹn về mặt vật lý trong khi vẫn mất đi các đặc tính nhiệt hoặc cơ học hữu ích.

Việc lặp lại quá trình nhiệt có thể làm lộ ra những khác biệt về vật liệu

Bề mặt này nằm giữa hai bề mặt có hệ số giãn nở nhiệt khác nhau. Mỗi chu trình hoạt động tạo ra sự chuyển động. Bề mặt phải theo kịp sự chuyển động mà không bị xé rách, rời khỏi vị trí hoặc mất liên kết.

Việc chạy thử nghiệm nhiệt là rất quan trọng đối với các thiết bị điện tử ô tô, nguồn cung cấp điện, thiết bị viễn thông ngoài trời, đèn LED, hệ thống pin và các thiết bị điều khiển công nghiệp. Hãy kiểm tra áp lực và khoảng cách lắp đặt thực tế. Việc kiểm tra bằng cách đặt phiếu thử không thể tái tạo được trạng thái căng thẳng trong sản phẩm.

Cách cách điện bằng silicon và miếng cách nhiệt không silicon

Nhiều miếng lót khe hở nhiệt sử dụng chất độn gốm cách điện điện. Tuy nhiên, thuật ngữ “mặt lót nhiệt” không nhất thiết đồng nghĩa với thuật ngữ “vật liệu cách điện điện”. Một số giao diện nhiệt có tính dẫn điện. Trong khi đó, một số miếng lót còn bao gồm các lớp gia cố hoặc màng điện cực mỏng để cải thiện khả năng chống thủng.

Cả miếng dán silicone và miếng dán không silicon đều có thể được chế tạo để cách điện. Việc lựa chọn nên tập trung vào các tính chất điện môi đã được xác nhận của cấu trúc hoàn thiện.

So sánh điện áp phân tách theo độ dày pad thực tế

Độ bền điện môi thường được thể hiện bằng kV/mm. Điện áp rò rỉ là điện áp mà mẫu thử sẽ bị hỏng theo một phương pháp và độ dày đã được xác định. Hai giá trị này có mối liên hệ nhưng không thể thay thế nhau trong thiết kế hệ thống.

ASTM D149 Thường được sử dụng để đo điện trở suất điện môi và độ bền điện môi của vật liệu cách điện rắn. Kết quả phụ thuộc vào độ dày mẫu vật, điện cực, tốc độ tăng điện áp, môi trường và quy trình thử nghiệm. Giá trị danh mục là hữu ích để so sánh, nhưng các ranh giới an toàn phải tuân theo yêu cầu về điện áp, quy định, ô nhiễm và sự cố của sản phẩm.

Hướng dẫn viên Tấm đệm tản nhiệt cách điện: Khi nào bạn cần chúng? Phần này trình bày chi tiết hơn về các câu hỏi liên quan đến cách điện. Nó đặc biệt hữu ích khi pad kết nối một thành phần hoạt động, mô-đun nguồn điện, busbar hoặc khu vực PCB với khung kim loại được nối đất.

Việc gia cường có thể thay đổi cả tính chất nhiệt và tính chất cơ học

Viền sợi thủy tinh hoặc lớp phim có thể cải thiện khả năng xử lý, khả năng chống rách và độ tin cậy điện môi. Nó cũng có thể làm cho miếng lót trở nên kém dễ uốn cong hơn. Một sản phẩm có lớp phủ gia cường có thể cần nhiều áp lực hơn để bám vào các bề mặt thô hoặc cong vênh.

Không nên so sánh một miếng đệm silicone gia cố với một miếng đệm không gia cố bằng silicone, như thể chất liệu là điểm khác biệt duy nhất. Hãy so sánh cấu tạo toàn bộ. Kiểm tra khả năng chống thủng xung quanh các vết nhám, góc cạnh của thành phần, các đường chốt và các vết mài của bộ tản nhiệt.

Lựa chọn độ dày miếng lót nhiệt silicone hoặc không silicon

Độ dày danh định chính xác là độ dày mỏng nhất của miếng lót có thể duy trì tiếp xúc đáng tin cậy trên toàn phạm vi dung sai sản xuất. Một miếng lót quá mỏng có thể không tiếp xúc với bề mặt ở khoảng cách lớn nhất. Một miếng lót quá dày sẽ làm tăng khả năng chịu nhiệt và có thể gây quá tải cho lắp ráp ở khoảng cách nhỏ nhất.

Tính toán độ nén tối thiểu và tối đa

Giả sử một miếng đệm có kích thước 2,0 mm được lắp đặt trong một khoảng hở có độ giãn từ 1,5 đến 1,8 mm.

• Với khoảng cách 1,8 mm, độ nén là (2,0 – 1,8) / 2,0 = 10%.
• Với khoảng cách 1,5 mm, độ nén là (2,0 – 1,5) / 2,0 = 25%.

Ứng viên phải duy trì liên lạc ở mức nén 10% và giữ nguyên lực cho phép ở mức 25%. Lặp lại quá trình tính toán cho từng góc quan trọng hoặc nhóm thành phần. Bao gồm độ cong của bo mạch PCB, chiều cao của thành phần, độ phẳng của khung máy, dung sai của các bộ phận kết nối và độ giãn nở của lớp pad.

Quá trình từng bước trong Cách chọn độ dày miếng tản nhiệt cho các thiết bị điện tử Giúp chuyển đổi các kích thước của lớp lót thành thông số kỹ thuật cụ thể. Phương pháp tương tự cũng áp dụng cho các sản phẩm làm từ silicone và không phải silicone.

Độ dày dây nối cuối cùng điều khiển dòng nhiệt

Độ dày tấm danh định không phải là yếu tố quyết định khả năng chống nhiệt của tấm sau khi lắp ráp. Độ dày đường dán nén lại là yếu tố quyết định. Nếu tấm có độ dày 2,0 mm nhưng kết thúc ở độ dày 1,6 mm, thì các tính toán nên sử dụng độ dày 1,6 mm cùng với dữ liệu liên quan về tiếp xúc.

Độ dày đường keo ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất nhiệt Giải thích lý do tại sao việc giảm độ dày không cần thiết thường mang lại lợi ích nhiệt lớn hơn nhiều so với việc chuyển sang lớp dẫn nhiệt có độ dẫn điện cao hơn. Đây là một trong những kiểm tra hữu ích nhất khi một giải pháp thay thế không phải là silicone có giá trị W/mK được công bố thấp hơn so với miếng silicon hiện tại.

Sự khác biệt về độ tin cậy giữa miếng đệm nhiệt silicone và miếng đệm nhiệt không phải silicone

Tính tin cậy không phải là một thuộc tính riêng biệt. Nó là khả năng duy trì sự tiếp xúc nhiệt, cách ly điện, vị trí vật lý và độ sạch chấp nhận được trong suốt vòng đời của sản phẩm. Điều đó đòi hỏi nhiều thử nghiệm.

Kiểm tra hiệu suất nhiệt trước và sau quá trình lão hóa

Một miếng pad có thể vượt qua bài kiểm tra nhiệt độ ban đầu nhưng có thể bị lỗi theo thời gian. Đo các điểm nhiệt tương tự trước và sau khi tiếp xúc với môi trường. Giữ nguyên lượng điện, luồng không khí, nhiệt độ chất làm mát, mô men lắp đặt và vị trí cảm biến.

Để so sánh ở cấp vật liệu, dữ liệu của ASTM D5470 có thể hỗ trợ việc sàng lọc độ chối nhiệt. Tổng quan của HakTak về Các tiêu chuẩn kiểm tra TIM phổ biến mà kỹ sư nên biết có thể giúp xây dựng một kế hoạch thử nghiệm toàn diện hơn bao gồm các đặc tính nhiệt, cơ học và điện.

Kiểm tra quy trình sản xuất như một phần của độ tin cậy

Hiệu suất vật liệu có thể bị mất trong quá trình chuyển đổi và lắp ráp. Một miếng đệm rất mềm có thể giãn ra khi tháo lớp lót. Một bề mặt có độ dính cao có thể giữ lại không khí. Một loại không phải là chất silicone có thể sạch sẽ trong tấm nguyên bản nhưng có thể bị nhiễm bẩn trên các thiết bị cắt chung. Một phần mỏng có thể bị rách gần một lỗ hoặc một vách hẹp.

Các mẫu sản phẩm phải tuân theo hình dạng được định sẵn của máy cắt, bao bì, thời gian bảo quản, phương pháp lựa chọn và quy trình đặt hàng. Nếu việc loại bỏ silicone là bắt buộc, các quy trình chuyển đổi và đóng gói phải được bao gồm trong thỏa thuận với nhà cung cấp.

Bạn nên chọn miếng lót nhiệt silicone khi nào?

Một miếng lót nhiệt silicone thường là lựa chọn tốt hơn khi không có độ nhạy cảm silicone được xác định rõ và cần một giải pháp lấp đầy khoảng cách vừa vặn và linh hoạt. Các lý do phổ biến bao gồm:

• Yêu cầu về nhiệt độ hoạt động rộng rãi
• Độ nén rất thấp
• Khoảng cách lớn hoặc không cố định
• Khả năng tương thích cao trên các bề mặt không đồng đều
• Các tùy chọn độ dẫn điện và độ dày đa dạng
• Sự sẵn có mạnh mẽ của các cấu hình cắt chết và dán
• Hiệu suất hoạt động được cải thiện trong việc làm mát thiết bị điện tử
• Cần cân bằng sự truyền nhiệt với khả năng giảm độ rung

Các thiết bị máy tính tổng hợp, nguồn điện, thiết bị viễn thông, bộ pin, bộ điều khiển LED, thiết bị điện công nghiệp, biến tần, sản phẩm tiêu dùng và nhiều mô-đun ô tô khác thường sử dụng miếng lót nhiệt silicone. Điều đó không loại bỏ việc cần kiểm tra lượng dầu bị rò rỉ hoặc khí thoát ra ngoài. Điều này có nghĩa là silicone là vật liệu được chấp nhận khi các rủi ro đó đã được đánh giá và kiểm soát.

Bạn nên chọn miếng lót nhiệt không chứa silicon khi nào?

Một miếng lót nhiệt không chứa silicon là phù hợp khi thiết kế có cơ chế lỗi liên quan đến silicon cụ thể hoặc có yêu cầu của khách hàng. Một số ví dụ phổ biến bao gồm:

• Máy ảnh, mô-đun laser, cảm biến quang học, dẫn đường ánh sáng và ống kính kín
• Bộ chuyển đổi, công tắc, đầu nối và các tiếp điểm điện được tiếp xúc
• Thiết bị được sử dụng trong quá trình sơn, phủ, kết dính hoặc in ấn
• Dụng cụ đo lường và phân tích chính xác
• Một số thiết bị sản xuất lưu trữ và chất bán dẫn
• Các dây chuyền sản xuất sạch sẽ với các chính sách kiểm soát bằng silicone
• Các sản phẩm có đặc điểm kỹ thuật của khách hàng cấm sử dụng silicone

Lựa chọn vẫn phải đáp ứng các yêu cầu về nhiệt và cơ học. Tránh việc thay thế miếng lót silicone mềm bằng miếng lót không phải silicone cứng hơn với cùng độ dày tiêu chuẩn mà không cần tính lại lực. Ngoài ra, hãy kiểm tra xem việc áp dụng nhiệt độ thấp hơn, độ bám dính khác nhau hoặc giá thành cao hơn có ảnh hưởng đến sản phẩm hay không.

Tổng quan về vật liệu cách nhiệt của Parker xác nhận rằng các dòng sản phẩm miếng đệm cách nhiệt thương mại bao gồm cả hai loại. Elastomer silicone và không phải silicone để truyền nhiệt qua các khoảng cách lớn và không đổi. Tính sẵn có này rất hữu ích, nhưng mỗi ứng viên vẫn là một hệ thống vật liệu riêng biệt với dữ liệu và yêu cầu về trình độ riêng của mình.

Cách lựa chọn giữa miếng lót nhiệt bằng silicone và không phải silicone

Hãy áp dụng quy trình theo yêu cầu. Đừng bắt đầu bằng việc hỏi xem hóa chất nào tốt hơn. Hãy bắt đầu bằng việc xác định giao diện phải thực hiện những gì.

Bước 1: Xác nhận liệu silicone có thực sự bị hạn chế hay không

Hãy hỏi các nhóm sản phẩm, chất lượng, quy trình và khách hàng về lý do đằng sau sự hạn chế này. “Chúng tôi thích không sử dụng chất silicon” không phải là một yêu cầu có thể kiểm chứng. “Không có chất siloxan D4-D10 nào có thể phát hiện được ở mức độ nhất định sau khi tiếp xúc” là có thể kiểm chứng. Tương tự, “không có dấu tích nào trên thấu kính sau 1.000 giờ ở nhiệt độ bảo vệ tối đa” cũng là điều có thể kiểm chứng.”

Nếu vấn đề chỉ là hiện tượng rò rỉ dầu, một loại silicone có độ rò rỉ thấp đủ tiêu chuẩn có thể là đủ. Nếu các chất siloxan dư thừa có thể gây độc hại cho các thiết bị tiếp xúc hoặc làm mờ quang học, một sản phẩm không chứa siloxan đã được chứng nhận là phù hợp hơn.

Bước 2: Xác định mục tiêu nhiệt

Cài đặt nhiệt độ thành phần tối đa, tải nhiệt, nhiệt độ bề mặt làm mát và điện trở giao diện cho phép. Sử dụng điều kiện tồi tệ nhất thực tế. Bao gồm các tình huống suy giảm hiệu suất quạt, nhiệt độ môi trường xung quanh cao, dung sai chất làm mát và sự biến đổi trong sản xuất khi có liên quan.

Hãy bắt đầu với những điều lớn hơn Vật liệu tản nhiệt Khung lựa chọn nếu giao diện cũng có thể sử dụng putty, gel, dầu mỡ, vật liệu chuyển pha hoặc một chất cách điện mỏng. Một miếng pad không phải lúc nào cũng là giải pháp tốt nhất cho một giao diện gần như phẳng và được kiểm soát chặt chẽ.

Bước 3: Xây dựng độ dung sai khe hở hoàn chỉnh

Đo hoặc tính toán khoảng cách nhỏ nhất và lớn nhất. Bao gồm mọi thành phần đóng góp. Chọn miếng lót mỏng nhất tiếp xúc với khoảng cách lớn nhất và tính toán độ nén ở khoảng cách nhỏ nhất. Sau đó so sánh độ nén đó với phạm vi khuyến nghị của nhà cung cấp.

Bước 4: Thiết lập giới hạn lực lượng cơ học

Xác định các gói hàng dễ vỡ, mối hàn, giới hạn độ lệch của PCB, vị trí lắp kết nối và độ cứng của vỏ. Yêu cầu nhà cung cấp cung cấp các đường cong áp suất so với độ lệch. So sánh các sản phẩm tiềm năng dựa trên độ dày và nhiệt độ thực tế.

Bước 5: Kiểm tra các yêu cầu về điện và an toàn

Xác nhận liệu giao diện có phải được thiết kế để cách ly điện áp hay không. Xác định điện áp hoạt động, điều kiện thời gian ngắn, điều kiện giãn cách và khoảng cách, nối đất, khả năng dễ cháy và các yêu cầu về quy định. Yêu cầu dữ liệu về sự cố đặc trưng theo độ dày và chi tiết về cấu tạo.

Bước 6: So sánh dữ liệu về ô nhiễm và môi trường

Đối với miếng dán silicone, hãy kiểm tra sự rò rỉ dầu, độ bay hơi và sự thoát khí. Đối với miếng dán không phải silicone, hãy xác minh độ không có silicone và xem xét tổng lượng khí thoát ra hoặc các phát thải liên quan khác. Đối với cả hai loại miếng dán, hãy kiểm tra độ ẩm, lão hóa nhiệt, tiếp xúc hóa chất và yêu cầu về mức độ cháy nổ.

Bước 7: Kiểm tra lắp ráp thực tế

Xây dựng các mẫu thử ở các điều kiện độ sai lệch lớn. Đo nhiệt độ và độ căng cơ học của thành phần. Thực hiện quá trình lão hóa và chạy thử nghiệm liên tục. Kiểm tra các mẫu tiếp xúc, vị trí pad, chất dư, bề mặt quang học và tiếp điểm điện. Lặp lại quá trình thử nghiệm với các mẫu đúc tương đương sản xuất và các phương pháp lắp ráp.

Danh sách kiểm tra lựa chọn miếng đệm nhiệt cho kỹ sư

Hãy sử dụng danh sách kiểm tra này trong quá trình đánh giá thiết kế hoặc so sánh nhà cung cấp:

• Có nên sử dụng silicone hay chỉ cần giảm lượng dầu bôi là đủ?
• Loại hóa chất hoặc dư lượng nào sẽ gây ra sự cố?
• Cách xác định và xác minh “không có chất silicone” được thực hiện như thế nào?
• Khoảng cách tối thiểu, tương đương và tối đa là bao nhiêu?
• Độ dày đường nối nén cuối cùng là bao nhiêu?
• Nhà cung cấp khuyên dùng dải nén bao nhiêu?
• Áp lực nào được tạo ra ở những điểm cực đoan của sự khoan dung?
• Khả năng kháng nhiệt được báo cáo ở áp suất và độ dày tương đương là bao nhiêu?
• Liệu việc đo độ dẫn điện đã được thực hiện theo cùng một phương pháp đối với tất cả các ứng viên hay không?
• Dây sạc có cần được cách ly điện không?
• Điện áp phân rã và dữ liệu cách điện cụ thể theo độ dày là gì?
• Liệu có cần thiết phải gia cố cho khả năng chống thủng hoặc chống va đập không?
• Lúc hoạt động liên tục và tuổi thọ dự kiến là bao nhiêu?
• Tính chất điện trở nhiệt và lực nén thay đổi như thế nào sau quá trình lão hóa?
• Dải pad có chịu được quá trình vận hành nhiệt trong môi trường thực tế không?
• Có thể cắt vật liệu bằng máy cắt mà không gây rách hoặc tạo ra hạt vật liệu không?
• Việc chuyển đổi, đóng gói và xử lý có được kiểm soát cho các ứng dụng nhạy cảm với silicone không?
• Dán keo hay keo tự nhiên có làm thay đổi tính chất nhiệt và khả năng nhiễm bẩn không?
• Liền pad có thể được tháo ra một cách sạch sẽ trong quá trình sửa chữa không?
• Người cung cấp có thể duy trì việc kiểm soát công thức và quy trình trong suốt thời gian của chương trình không?

Các câu hỏi thường gặp

Một miếng đệm nhiệt không chứa silicon có tốt hơn miếng đệm nhiệt silicon không?

Không phải trong mọi ứng dụng. Một miếng lót nhiệt không chứa silicon là tốt hơn khi nhiễm silicon gây ra nguy cơ rõ ràng. Một miếng lót silicon có thể cung cấp nhiều lựa chọn về độ mềm, phạm vi nhiệt độ, độ dày và hiệu suất nhiệt khi silicon được chấp nhận. So sánh kết quả cuối cùng, không chỉ ở khía cạnh hóa học.

Các miếng lót nhiệt silicone có bị rò rỉ dầu không?

Một số loại sản phẩm có thể xuất hiện hiện tượng rò rỉ dầu hoặc phát hành các loại silicone có trọng lượng phân tử thấp. Mức độ rò rỉ có thể khác nhau đáng kể. Các loại silicone có mức độ rò rỉ thấp có sẵn. Xin vui lòng yêu cầu dữ liệu thử nghiệm và kiểm tra sản phẩm trong điều kiện nhiệt độ, áp suất, thời gian và môi trường thực tế.

Các miếng cách nhiệt không chứa silicon có thực sự không chứa silicon không?

Ý nghĩa phụ thuộc vào thông số kỹ thuật và quy trình kiểm soát của nhà cung cấp. Xác nhận xem tuyên bố có nghĩa là không có chất silicone được thêm vào một cách cố ý, không vượt quá giới hạn cho siloxan, hoặc là quy trình sản xuất không chứa silicone. Yêu cầu phương pháp thử nghiệm và giới hạn phát hiện khi yêu cầu đó là rất quan trọng.

Pad nhiệt nào tốt hơn cho máy ảnh và các module quang học?

Các miếng lót không chứa silicon thường được ưa chuộng gần các ống kính, cảm biến, gương và các đường dẫn quang được niêm phong vì chúng tránh được các vấn đề về sương mù và chất lắng đọng đặc trưng của silicon. Vật liệu được chọn nên vẫn được kiểm tra về tổng lượng khí thoát ra và dư lượng dễ ngưng tụ trong thiết bị thực tế.

Mặt nệm nhiệt nào tốt hơn cho thiết bị điện tử?

Các miếng silicon được sử dụng phổ biến trong ngành điện tử vì chúng có khả năng kết hợp cao về tính đàn hồi, cách điện, khả năng chịu nhiệt tốt và lực nén thấp. Ngoài ra, các miếng silicon không phải là chất dẻo cũng có thể đáp ứng được khi có yêu cầu về hạn chế nhiễm bẩn. Khả năng kháng nhiệt, hiệu suất điện môi, độ dày đường liên kết và lực nén sẽ quyết định lựa chọn cuối cùng.

Có thể dùng miếng lót silicone có lượng máu chảy thấp thay thế cho miếng lót không có silicon không?

Đôi khi. Nó phụ thuộc vào cơ chế thất bại. Khuyết tật dầu thấp có thể giải quyết được sự di chuyển hoặc đổi màu ở bề mặt. Nó có thể không đáp ứng được quy định nghiêm ngặt về silicone hoặc giới hạn siloxan ở mức độ thấp. Để đảm bảo chất lượng, bạn phải tuân thủ các tiêu chí chấp nhận của ứng dụng.

Một miếng lót nhiệt bằng silicone hay không phải silicone nên được nén bao nhiêu?

Không có tỷ lệ phần trăm chung nhất định. Hãy sử dụng dải giá trị được nhà cung cấp đề xuất và tính toán độ nén ở khoảng cách tối thiểu và tối đa. Sau đó, hãy kiểm tra áp suất, độ liên kết, hiệu suất nhiệt và khả năng duy trì lực trong quá trình lắp ráp.

Đề xuất cuối cùng

Khi thiết kế cần một miếng lót nhiệt silicone mềm mại, bền bỉ và có sẵn rộng rãi, và silicone không gây ra vấn đề ô nhiễm đáng kể, bạn nên chọn loại miếng lót silicone. Các loại silicone có độ rò rỉ thấp có thể mở rộng lựa chọn này cho các ứng dụng mà miếng lót silicone thông thường không phù hợp.

Khi sử dụng dầu silicon, siloxan dễ bay hơi, hạn chế của khách hàng hoặc nhiễm bẩn quá trình có thể gây hư hỏng cho các thiết bị quang học, kết nối, lớp phủ, cảm biến hoặc chất lượng sản phẩm. Hãy xác định “không phải silicon” có nghĩa là gì và kiểm tra hành vi nhiễm bẩn tổng thể thay vì chỉ dựa vào nhãn.

Đối với cả hai loại vật liệu, các ưu tiên kỹ thuật vẫn như nhau: sử dụng đường liên kết mỏng nhất và đáng tin cậy nhất, giữ cho lực nén trong giới hạn an toàn, so sánh độ chối nhiệt trong điều kiện tương đương, xác nhận tính cách điện khi cần thiết và xác nhận hiệu suất sau quá trình lão hóa. Bột cách nhiệt tốt nhất không được xác định bởi một loại polymer hoặc một giá trị W/mK. Nó là vật liệu duy trì tiếp xúc sạch sẽ, ổn định và nhiệt độ chấp nhận được trong suốt vòng đời của sản phẩm.