Không có phương pháp bôi keo tản nhiệt nào là tốt nhất cho mọi thiết bị. Phương pháp chấm ở giữa nhanh chóng và hiệu quả trên nhiều bộ tản nhiệt CPU nhỏ hoặc phổ thông. Một đường ngắn phù hợp với diện tích tiếp xúc dài. Việc bôi thủ công một lớp mỏng giúp phủ đều từ mép này sang mép kia, rất hữu ích cho các bộ tản nhiệt lớn và chip trần. Sử dụng khuôn là hợp lý khi việc đặt vị trí và độ dày lặp lại nhiều lần đòi hỏi phải có dụng cụ chuyên dụng, thường thấy trong lĩnh vực điện tử công suất hoặc sản xuất hàng loạt.
Phương pháp hiệu quả nhất là phương pháp tạo ra một lớp mỏng và liên tục trên khu vực hoạt động nhiệt sau khi lắp đặt. Phương pháp này phải tạo ra ít khoảng trống, ít hiện tượng tràn keo không an toàn và mang lại kết quả ổn định. Việc bàn luận về độ chính xác của mẫu chỉ là chủ đề thú vị cho các cuộc tranh luận trên mạng. Giao diện thì không quan tâm đến điều đó.
Tại sao mẫu bôi keo tản nhiệt tối ưu lại thay đổi tùy theo bề mặt tiếp xúc?
Ke tản nhiệt, mỡ tản nhiệt, hợp chất tản nhiệt và ke CPU là những tên gọi phổ biến chỉ cùng một loại vật liệu giao diện nhiệt. Chức năng của nó là lấp đầy các khe hở siêu nhỏ giữa nguồn nhiệt và bộ tản nhiệt.
Ngay cả kim loại đã được đánh bóng cũng vẫn có độ nhám ở cấp độ vi mô. Hai bề mặt tiếp xúc với nhau tại các điểm cao nhất, trong khi vẫn còn những túi khí nhỏ li ti. Chất bôi trơn sẽ đẩy lùi không khí đó và cải thiện độ tiếp xúc. Nó nên tạo thành một lớp liên kết mỏng, chứ không phải một lớp đệm mềm.
Quy trình truyền nhiệt mong muốn rất đơn giản:
nguồn nhiệt -> lớp bột mỏng -> bộ tản nhiệt hoặc bộ làm mát
Một phương pháp triển khai được coi là hiệu quả khi nó đáp ứng được các yêu cầu sau:
- phạm vi bao phủ trên khu vực nhiệt đang hoạt động;
- một đường keo mỏng ở lớp cuối cùng;
- hàm lượng lỗ rỗng thấp;
- quá trình ép ra có kiểm soát ở mép;
- tiếp xúc lặp lại được trong phạm vi áp suất lắp đặt cho phép.
Chọn một mẫu mà không xem bao bì cũng giống như việc chọn một chiếc con lăn sơn trước khi đo tường. Có thể nó sẽ hiệu quả. Nhưng cũng có thể đó lại là dụng cụ hoàn toàn không phù hợp.
Mô hình chỉ là một biến
Một hình chữ X trông hoàn hảo cũng không thể khắc phục được đế tản nhiệt bị cong. Một hình in khuôn gọn gàng cũng sẽ vô ích nếu áp lực kẹp quá thấp. Điểm tâm trung tâm phù hợp với loại bột mềm cũng có thể không hiệu quả khi sử dụng loại bột cứng.
Trước khi chọn một phương pháp, hãy kiểm tra:
- kích thước và hình dạng của vùng tiếp xúc;
- vị trí của khuôn hoặc chất bán dẫn công suất;
- độ nhớt khi dán, tính thixotropic và khả năng thấm ướt;
- độ phẳng và độ cứng cao hơn;
- Tải trọng kẹp và trình tự siết chặt;
- độ dẫn điện;
- khối lượng sản xuất và nhu cầu kiểm tra.
Độ dẫn nhiệt là yếu tố quan trọng, nhưng nó không phản ánh cách thức mà chất dán được in hoặc phết lên bề mặt. Hướng dẫn của HAKTAK về Lựa chọn và kiểm tra độ dẫn nhiệt của mỡ tản nhiệt giải thích lý do tại sao các điều kiện thử nghiệm và cấu trúc lắp đặt phải được nêu rõ bên cạnh giá trị W/mK trong tiêu đề. Việc lựa chọn vật liệu là yếu tố quan trọng hàng đầu; tiếp theo là phương thức ứng dụng.
Tổng quan về các kỹ thuật chấm, vẽ đường, phun màu và in khuôn
| Phương pháp | Phù hợp nhất | Thế mạnh chính | Rủi ro chính | Tính lặp lại trong sản xuất |
| Chấm giữa | IHS quy mô nhỏ hay quy mô lớn | Nhanh chóng, gọn gàng và dễ lặp lại | Phạm vi bao phủ cạnh chưa đầy đủ | Trung bình |
| Dòng ngắn | Gói hàng có hình dạng kéo dài hoặc nguồn nhiệt | Các vị trí dán dọc theo trục dài | Chiều dài hoặc hướng không đúng | Trung bình |
| Mở rộng thủ công | IHS cỡ lớn hoặc chip trần | Che phủ toàn diện, rõ ràng | Lớp màng không đều hoặc bị nhiễm bẩn | Thấp đến trung bình |
| In khuôn | Các mô-đun nguồn lặp lại hoặc cụm linh kiện được kiểm soát | Vị trí xác định và độ dày khi ướt | Các khuyết tật liên quan đến dụng cụ gia công, quá trình tháo khuôn và làm sạch | Mức cao sau khi xác thực |
Đối với một CPU máy tính để bàn, một chấm hoặc một đường thẳng thường là đủ. Một chip GPU trần sẽ được hưởng lợi từ việc che phủ rõ ràng. Với hàng nghìn mô-đun nguồn, việc sử dụng khuôn in có thể tái sử dụng là hợp lý để giảm thiểu chất thải và sai lệch. Giờ thì, chi tiết mới là điều quan trọng.
Phương pháp bôi keo tản nhiệt Center-Dot: Đơn giản và nhanh chóng
Phương pháp chấm là đặt một lượng keo tản nhiệt gần tâm của bộ tản nhiệt tích hợp (IHS). Khi bộ tản nhiệt được hạ xuống, áp lực sẽ đẩy keo tản nhiệt ra ngoài theo hình dạng gần như hình tròn.
Nó được ưa chuộng vì:
- nhanh chóng và gọn gàng;
- dễ dạy;
- có thể sử dụng mà không cần dụng cụ phết;
- có thể đẩy hỗn hợp từ giữa ra ngoài, giúp hạn chế sự hình thành các túi khí lớn bị kẹt bên trong.
Phương pháp chấm phát huy hiệu quả nhất trong trường hợp nào
Điểm trung tâm là một phương pháp bắt đầu hiệu quả đối với IHS hình vuông cỡ nhỏ hoặc thông dụng. Phương pháp này phát huy hiệu quả tốt nhất khi chất hàn chảy dễ dàng và bộ làm mát tạo áp lực đồng đều trên diện tích tiếp xúc tương đối phẳng.
Điều này rất thuận tiện cho công tác bảo trì vì có thể đặt miếng đệm mà không cần chạm vào bề mặt. Ít tiếp xúc hơn đồng nghĩa với việc giảm bụi, xơ vải và dầu mỡ từ ngón tay.
Các lỗi thường gặp khi áp dụng phương pháp chấm
Phương pháp chấm phụ thuộc vào việc hỗn hợp dán phải lan ra đủ xa. Phương pháp này có thể để lại những góc khô trong các trường hợp sau:
- số tiền đặt cọc quá ít;
- hỗn hợp này có độ nhớt cao hoặc ứng suất chảy cao;
- IHS có kích thước lớn hoặc hình dạng kéo dài;
- bộ làm mát được hạ xuống theo một góc;
- tấm làm lạnh không tạo ra áp suất đồng đều;
- điểm đặt bắt đầu lệch khỏi tâm.
Đừng dùng một chấm keo to đùng để dán kín mọi góc khô. Keo có thể sẽ tràn ra ở mép gần nhất. Dùng nhiều chấm nhỏ, một đường thẳng hoặc phết đều sẽ giúp phân bổ cùng một lượng keo một cách hợp lý hơn.
Keo tản nhiệt Line-Method dành cho các nguồn nhiệt có hình dạng kéo dài
Phương pháp đường thẳng tạo ra một đường keo hẹp dọc theo trục dài, giúp rút ngắn khoảng cách mà keo phải di chuyển về phía hai đầu của IHS hình chữ nhật.
Điều đó khiến nó trở nên hữu ích cho:
- các gói CPU dành cho máy tính để bàn có thiết kế thuôn dài;
- các bộ vi xử lý HEDT thế hệ cũ;
- một số kích thước chân cắm của các linh kiện bán dẫn công suất có kích thước lớn;
- các mặt tiếp xúc mà tại đó khuôn chạy dọc theo chiều dài bên dưới nắp.
Tại sao hướng dòng lại quan trọng
Đường dẫn nhiệt nên phù hợp với gói sản phẩm và đường dẫn nhiệt dự kiến. Hướng dọc không nhất thiết phải tốt hơn hướng ngang. Hướng đặt phụ thuộc vào IHS, vị trí chip, diện tích chiếm dụng của bộ tản nhiệt và hướng dẫn của nhà cung cấp.
Dải keo phải giữ được độ mỏng. Một đường keo dày hình xúc xích có thể khiến keo tràn ra nhiều ở cả hai đầu. Đường keo dừng lại quá sớm có thể khiến các vùng đầu bị khô. Đúng vậy, vẫn cần phải có sự phán đoán nhất định.
Khi một dòng thôi là chưa đủ
Các bộ xử lý đa chip và mô-đun nguồn cỡ lớn có thể cần nhiều đường hàn ngắn, nhiều điểm hàn hoặc hàn phủ toàn bộ bề mặt. Một đường hàn chạy qua giữa có thể bao phủ vùng nóng nhất nhưng lại bỏ sót các khu vực silicon nằm xa hơn.
Đối với bộ tản nhiệt CPU hoặc chất tản nhiệt đi kèm, hãy tuân theo hướng dẫn được ghi trên sản phẩm. Các nhà sản xuất như Noctua, Corsair, Intel và AMD có thể đề xuất các cách bố trí khác nhau do bao bì, chất tản nhiệt và các giả định về cách lắp đặt của họ khác nhau. Điều đó không hẳn là mâu thuẫn.
Keo tản nhiệt bôi bằng tay cho độ phủ rõ ràng
Phương pháp phết thủ công tạo ra một lớp mỏng trên bề mặt tiếp xúc trước khi lắp đặt. Ưu điểm chính của phương pháp này là có thể quan sát được độ phủ, giúp giảm thiểu việc phải phỏng đoán ở các góc xa.
Việc rải thủ công rất hữu ích trong các trường hợp sau:
- các bộ tản nhiệt CPU cỡ lớn;
- Threadripper và các bộ sản phẩm HEDT khác;
- Các chip CPU hoặc GPU chưa lắp bo mạch;
- các bài kiểm tra hiệu năng nhiệt cần có một lớp hiển thị có thể lặp lại;
- bộ phận thiết bị điện công suất có khối lượng nhỏ.
Việc bôi keo tản nhiệt có làm không khí bị kẹt lại không?
Điều đó có thể xảy ra, nhưng rủi ro thường bị đơn giản hóa quá mức.
Một lớp phủ gồ ghề, có rãnh có thể tạo ra các lỗ rỗng. Bụi hoặc sợi cũng có thể gây ra hiện tượng tương tự. Một lớp phủ mỏng và sạch sẽ có thể mang lại hiệu quả tốt, trong khi áp lực kẹp cuối cùng sẽ ép lớp phủ này vào bề mặt gồ ghề.
Những sai lầm thực sự thường rất tầm thường:
- sử dụng thẻ bị bẩn;
- chạm vào hỗn hợp bằng ngón tay trần;
- để lại những đường gờ dày;
- khiến một số vùng gần như cạn kiệt;
- mất quá nhiều thời gian đến nỗi chất ô nhiễm bám vào bề mặt;
- di chuyển thùng làm mát xung quanh sau khi va chạm.
Để vệ sinh, chuẩn bị và lắp đặt tủ lạnh, hãy sử dụng bộ sản phẩm HAKTAK đầy đủ Quy trình bôi mỡ tản nhiệt. So sánh này tập trung vào việc lựa chọn phương pháp phủ lớp thay vì lặp lại toàn bộ quy trình lắp đặt.
Phương pháp phết thủ công trên chip trần
Một CPU hoặc GPU máy tính xách tay chưa được lắp vỏ không có lớp IHS kim loại. Các góc không được che phủ là yếu tố quan trọng hơn, và các linh kiện lân cận có thể bị lộ ra ngoài. Việc phết một lớp keo dẫn nhiệt mỏng đều thường dễ kiểm soát nhất khi hướng dẫn bảo trì yêu cầu sử dụng keo dẫn nhiệt. Hãy dùng lực nhẹ và đảm bảo keo được phết đều trên bề mặt die. Việc keo dẫn nhiệt bị trượt có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng.
Khuôn bôi keo tản nhiệt là gì?
Từ “stencil” dùng để chỉ hai loại dụng cụ có liên quan nhưng khác nhau.
Bản mẫu CPU dành cho người tiêu dùng
Một khuôn mẫu dành cho người tiêu dùng thường là một khung hoặc tấm che được đặt lên trên IHS. Chất dán được phết đều lên khu vực lỗ hở, sau đó khuôn mẫu được gỡ ra. Điều này giúp xác định rõ khu vực được phủ chất dán và giúp quá trình phết chất dán trên toàn bộ bề mặt diễn ra gọn gàng hơn.
Điều này không đảm bảo độ dày lớp keo cuối cùng. Lớp keo sẽ thay đổi khi khuôn được nhấc lên và máy làm mát nén nó lại. Độ dày khuôn, độ nhớt của hỗn hợp hàn, góc cạo và kỹ thuật thực hiện vẫn là những yếu tố quan trọng.
Đối với các hệ thống chỉ có một hoặc hai CPU, khuôn chủ yếu là một công cụ tiện lợi. Việc sử dụng khuôn không phải là bắt buộc.
In khuôn công nghiệp hoặc in lụa
In khuôn công nghiệp là một quy trình lắng đọng có kiểm soát. Quy trình này thường được áp dụng trong các trường hợp phải lắp ráp lặp đi lặp lại cùng một tấm đế, mô-đun hoặc bộ tản nhiệt.
Quy trình này có thể xác định:
- hình dạng và vị trí của khẩu độ;
- chất liệu và độ dày của khuôn in;
- góc nghiêng, lực ép và tốc độ của cây gạt nước;
- quá trình tạo nhão và tính lưu biến;
- thiết bị định vị;
- tốc độ tách;
- khoảng thời gian vệ sinh;
- kiểm tra tiền gửi;
- kiểm tra lại và truy xuất nguồn gốc lô hàng.
Một mô-đun nguồn có thể hoạt động trong nhiều năm trong bộ biến tần, bộ điều khiển động cơ hoặc hệ thống sạc. Chỉ dựa vào kết quả kiểm tra trên một mẫu thử là chưa đủ.
Cách độ dày và các lỗ trên khuôn stencil điều chỉnh hoạt động của mỡ tản nhiệt
Thể tích lắng đọng ướt lý thuyết có thể được ước tính như sau:
thể tích chất lấp đầy = tổng diện tích lỗ hở × độ dày khuôn
Lượng mực chuyển thực tế có thể ít hơn hoặc không đồng đều. Mực có thể bám lại trên thành lỗ, bị lem khi thả khuôn hoặc tích tụ khi khuôn in bị bẩn.
Thiết kế các khe hở xung quanh vùng hoạt động
Một khuôn cắt không phải lúc nào cũng cần có một lỗ hình chữ nhật đầy đủ. Một mạng lưới các lỗ nhỏ hơn có thể giúp phủ chất bôi trơn lên các vùng hoạt động nhiệt trong khi vẫn để trống các lỗ lắp, ốc vít và các mép.
Tài liệu hướng dẫn ứng dụng của Littelfuse về tạo khuôn cho chất bôi trơn tản nhiệt dùng trong bán dẫn công suất đưa ra một phương pháp thực tiễn: xác định vùng hoạt động, chồng một mẫu đều đặn lên đó, loại bỏ các lớp lắng đọng không cần thiết và đảm bảo các vị trí vít ở góc được thông thoáng.
Chất dán sẽ dịch chuyển sau khi kẹp chặt, do đó mẫu thiết kế cần tính đến điều này. Việc in đến sát mép có thể dẫn đến hiện tượng chất dán tràn ra sau này.
Các khuyết tật thường gặp trên khuôn in keo tản nhiệt
| Lỗi | Nguyên nhân có thể | Hướng khắc phục |
| Không nhả hoàn toàn khẩu độ | Chất dán quá đặc, hình học lỗ mở không chuẩn hoặc khuôn in bị bẩn | Điều chỉnh vật liệu, khẩu độ, khoảng cách hoặc vệ sinh |
| Làm nhòe | Áp lực của lưỡi gạt quá mạnh, vị trí không thẳng hàng hoặc tốc độ thả chậm | Điều chỉnh cài đặt in và tách màu |
| Lớp màng không đều | Chi tiết bị cong vênh, khuôn in bị hư hỏng hoặc giá đỡ không chắc chắn | Nâng cao chất lượng dụng cụ và kiểm soát độ phẳng |
| Các lối vào bị chặn | Sự tích tụ chất độn hoặc khoảng thời gian vệ sinh quá dài | Xác định tần suất kiểm tra và vệ sinh |
| Hiện tượng ép tràn ra ngoài quá mức ở mép | Khối lượng in quá lớn hoặc lực kẹp quá lớn | Giảm diện tích khẩu độ hoặc độ dày khuôn |
In khuôn không phải lúc nào cũng tốt hơn so với phương pháp phun mực. Phương pháp này chỉ thực sự vượt trội khi quy trình ổn định giúp giảm thiểu độ biến động, giảm thiểu chất thải và tạo điều kiện thuận lợi hơn cho việc kiểm tra trong quá trình lắp ráp thực tế.
Phương pháp bôi keo tản nhiệt nào cho kết quả tốt nhất trong các bài kiểm tra?
Các thử nghiệm so sánh thường phát hiện ra những chênh lệch nhiệt độ nhỏ giữa các phương pháp có phạm vi đo đủ rộng. Phạm vi đo hẹp mới là vấn đề lớn hơn.
Trong một Thử nghiệm kỹ thuật ứng dụng của Puget Systems, trong cấu hình đó, mẫu phun hình chữ X cho độ phân bố tốt nhất và nhiệt độ khi tải đầy được ghi nhận thấp nhất. Độ phân bố đồng đều và các chấm có kích thước bằng hạt gạo cũng cho kết quả tương tự. Một số mẫu phun có lượng phun quá mức lại cho kết quả kém hơn.
Bài học ở đây không phải là “luôn vẽ ký hiệu X”. Thử nghiệm này chỉ sử dụng một thế hệ bộ xử lý, một loại bộ tản nhiệt, một loại keo tản nhiệt, một khối lượng công việc và một quy trình cụ thể. Một thiết lập duy nhất không thể phản ánh được mọi trường hợp.
Tại sao các chỉ số tham chiếu lại có sự khác biệt?
Kết quả thay đổi tùy theo:
- vị trí khuôn đúc bên dưới IHS;
- kích thước và hình dạng của gói hàng;
- công thức và lượng chất dán;
- áp suất làm mát và độ phẳng;
- trình tự lắp đặt;
- Công suất của gói CPU;
- nhiệt độ môi trường;
- độ phân giải cảm biến;
- sự khác biệt giữa các điểm gắn.
Nếu ba phương pháp tốt cho kết quả chênh lệch trong phạm vi vài phần mười độ, thì đó có thể chỉ là sự dao động bình thường trong quá trình thử nghiệm chứ không phải là một thành công đáng kể.
Một kế hoạch xác thực hiệu quả hơn
Để thực hiện so sánh kỹ thuật, hãy lặp lại quy trình lắp đặt nhiều lần. Ghi lại lượng chất tản nhiệt, công suất, nhiệt độ môi trường, cài đặt làm mát và mức tăng nhiệt độ ở trạng thái ổn định. Lưu ý rằng việc nhấc bộ tản nhiệt lên sẽ làm thay đổi vết in của chất tản nhiệt.
Việc xác nhận sản xuất cũng cần đo lường sự biến động giữa các sản phẩm riêng lẻ. Kết quả trung bình tốt nhất cũng không có nhiều ý nghĩa nếu quy trình thỉnh thoảng lại tạo ra một bản in kém chất lượng.
Phương pháp bôi keo tản nhiệt theo cách thức áp dụng
| Đơn đăng ký | Phương pháp khởi động được ưu tiên | Tại sao |
| CPU máy tính để bàn phổ thông | Chấm, đường ngắn hoặc mẫu nhà cung cấp | Nhanh chóng và thường đạt yêu cầu khi áp lực kẹp đủ mạnh |
| IHS dạng bàn làm việc kéo dài | Mẫu đường thẳng hoặc mẫu nhiều chấm | Phân bố đều hơn dọc theo bao bì |
| Threadripper hay HEDT cỡ lớn | Phân bố nhiều dòng, nhiều điểm hoặc phân bố mỏng | Diện tích hoạt động lớn hơn và bố trí nhiều chip |
| Vi mạch CPU hoặc GPU của máy tính xách tay | Chênh lệch giá hoàn toàn hẹp | Giảm nguy cơ xuất hiện các góc silicon không được phủ |
| Cửa hàng sửa chữa đồ điện tử | Mẫu thao tác thủ công đã được xác định kèm theo bản ghi thử nghiệm | Khả năng lặp lại mà không cần dụng cụ chuyên dụng |
| Mô-đun công suất IGBT hoặc SiC | Kỹ thuật in khuôn đạt tiêu chuẩn, in lụa hoặc phun chất lỏng có kiểm soát | Vị trí, khối lượng và khả năng truy xuất nguồn gốc đều rất quan trọng |
| Mô-đun LED hoặc mô-đun công nghiệp | Đường lan tỏa, đường khuôn hoặc đường phân phối | Tùy thuộc vào hình dạng của chất nền và khối lượng sản xuất |
Các mẫu CPU của Intel và AMD
Logo trên bộ vi xử lý không tự nó quyết định phương pháp này. Các gói chip Intel gần đây có thể có kích thước dài, trong khi AMD AM5 lại có hình dạng IHS và cấu trúc cạnh khác biệt. Các gói chip AMD Threadripper cỡ lớn lại thuộc một loại hoàn toàn khác.
Hãy tham khảo kích thước vỏ chip, bố trí nguồn nhiệt, đặc tính của chất tản nhiệt dạng paste và hướng dẫn sử dụng bộ tản nhiệt. Một phương pháp phù hợp với CPU hình vuông thế hệ cũ có thể không đảm bảo hiệu quả tương tự khi áp dụng cho vỏ chip hình thuôn dài hoặc vỏ chip đa die.
Mô-đun nguồn, bộ biến tần cho xe điện và bộ truyền động công nghiệp
Các mô-đun công suất đặt ra những yêu cầu cao hơn. Diện tích tiếp xúc lớn, mô-men xoắn được kiểm soát, và tuổi thọ có thể lên đến hàng nghìn chu kỳ nhiệt. Phương pháp in khuôn hoặc phân phối tự động có thể là lựa chọn tối ưu vì quy trình này có thể đo lường và truy xuất nguồn gốc được.
So sánh thực sự nằm ở mối quan hệ giữa chi phí và khả năng kiểm soát. Việc chế tạo khuôn mẫu tốn thời gian và tiền bạc. Tuy nhiên, khi đạt được khối lượng sản xuất đủ lớn, việc giảm thiểu sai lệch và tăng tốc độ sản xuất thường sẽ bù đắp được chi phí này.
Vật liệu dán ảnh hưởng như thế nào đến phương pháp tối ưu
Chất bôi trơn dạng sệt phải di chuyển dưới tác dụng của lực có sẵn. Mỡ có độ nhớt thấp có thể lan rộng ra xa so với vị trí bôi. Công thức có hàm lượng chất độn cao và độ cứng cao có thể cần được bôi dưới dạng các chấm, đường thẳng hoặc bôi trực tiếp.
Các vật liệu thixotropic lại đặt ra một thách thức khác. Độ nhớt biểu kiến của chúng giảm khi chịu lực cắt, do đó hành vi của vật liệu dưới lưỡi gạt có thể khác với hành vi khi nằm yên trên mô-đun. Kích thước và hình dạng của chất độn cũng có thể ảnh hưởng đến quá trình tách khuôn.
Khi nào Chọn keo tản nhiệt cho CPU, cần xem xét các yếu tố như an toàn điện, độ ổn định, độ nhớt và điều kiện lắp đặt bên cạnh độ dẫn điện.
Màu sắc không quyết định phương pháp
Các hợp chất màu trắng thường sử dụng chất độn gốm. Các sản phẩm màu xám có thể sử dụng carbon, oxit kim loại hoặc các hỗn hợp khác. Tuy nhiên, màu sắc không phải là tiêu chí đáng tin cậy để đánh giá độ dẫn điện, độ nhớt hay tính chất điện. So sánh của HAKTAK về mỡ tản nhiệt màu trắng và xám giải thích lý do tại sao dữ liệu về công thức nên là cơ sở cho quyết định.
Kim loại lỏng cần một quy trình riêng biệt
Kim loại lỏng có tính dẫn điện và có thể phản ứng với nhôm. Thông thường, chất này nên được phủ thành một lớp màng cực mỏng và được kiểm soát chặt chẽ theo hướng dẫn của nhà cung cấp. Việc tạo một chấm lớn rồi sau đó gia áp ở nhiệt độ thấp hơn không phải là phương pháp thay thế an toàn cho quy trình đó.
Khi “Paste” lại là lựa chọn sai lầm
Chất trám được thiết kế để tạo lớp đệm mỏng giữa các bề mặt gần như khớp nhau. Chất trám này không nên được sử dụng để lấp đầy khe hở cơ học lớn hoặc bù đắp sự chênh lệch chiều cao đáng kể.
Ở những chỗ bề mặt không bằng phẳng, hãy so sánh keo tản nhiệt và chất tản nhiệt dạng kem. Trong trường hợp miếng đệm khe hở đã được định hình sẵn và sạch sẽ là lựa chọn phù hợp hơn, hãy đo kích thước thực tế của cụm lắp ráp trước khi Chọn độ dày miếng đệm tản nhiệt. Việc thay đổi mẫu không thể khắc phục được định dạng TIM sai.
Các vấn đề khi bôi keo tản nhiệt và cách khắc phục
| Vấn đề được ghi nhận | Nguyên nhân có thể | Giải pháp thực tế |
| Góc khô | Lượng chất lỏng nạp vào quá ít hoặc bộ làm mát bị nghiêng | Điều chỉnh lại vị trí của khuôn và hạ dần bộ làm mát một cách đều đặn |
| Vùng trống ở giữa | Không khí bị giữ lại do một cấu trúc phức tạp hoặc bề mặt gồ ghề | Đơn giản hóa cấu trúc và cải thiện chuyển động lắp đặt |
| Việc ép mua lại quy mô lớn | Lượng mực in hoặc lượng mực trên khuôn in dư thừa | Giảm thể tích đồng thời duy trì độ bao phủ của vùng hoạt động |
| Dấu in không đều | Bề mặt bị biến dạng hoặc mô-men xoắn không đồng đều | Kiểm tra độ phẳng, các bộ phận lắp đặt và trình tự lắp đặt |
| Nhiệt độ cao với khả năng bao phủ tốt | Vấn đề về bộ tản nhiệt, luồng khí, nguồn điện hay vật liệu | Chẩn đoán toàn bộ đường dẫn nhiệt |
| Các điểm bỏ sót khi in khuôn | Việc tháo lắp không đúng cách hoặc các khe hở bị bám bẩn | Điều chỉnh tính lưu biến, thiết kế khe hở và quy trình làm sạch |
Đừng đánh giá thành công chỉ dựa vào bề ngoài. Một lớp keo dày và bóng mượt vẫn có thể quá dày. Một mép IHS nhỏ chưa được phủ keo có thể không gây hại nếu bên dưới nó không có silicon hoạt tính. Lại là vấn đề bối cảnh. Điều này cứ lặp đi lặp lại.
Tiêu chuẩn và yêu cầu kỹ thuật khi bôi keo tản nhiệt
ASTM D5470-17 (2024) nội dung này đề cập đến các phép đo trở kháng nhiệt ở trạng thái ổn định và độ dẫn nhiệt biểu kiến của các vật liệu giao diện nhiệt, bao gồm mỡ bôi trơn và bột nhão. Nội dung này hữu ích cho việc so sánh hành vi của vật liệu trong các điều kiện được kiểm soát. Nội dung này không đề cập đến một mô hình ứng dụng chung nào.
Các phương pháp JEDEC JESD51 cung cấp cơ sở cho việc đánh giá đặc tính nhiệt của vỏ đóng gói bán dẫn. Tiêu chuẩn IEC 60068-2-14 có thể hỗ trợ thử nghiệm thay đổi nhiệt độ. Không có tiêu chuẩn nào, khi xem xét riêng lẻ, đủ điều kiện để xác nhận quy trình in chấm, in đường, in lan tỏa hoặc in khuôn cho sản phẩm hoàn thiện.
Trong quá trình sản xuất, tài liệu quan trọng nhất thường là hướng dẫn công việc đã được xác nhận. Tài liệu này cần quy định rõ:
- vật liệu, lô hàng và tình trạng;
- số tiền ký quỹ và thông tin liên hệ;
- sửa đổi khuôn và độ dày;
- cài đặt gạt nước và tách nước;
- khoảng thời gian vệ sinh và kiểm tra;
- Mô-men xoắn lắp đặt và trình tự;
- giới hạn chấp nhận nhiệt;
- kiểm tra sau khi lão hóa khi cần thiết.
Thử nghiệm độ tin cậy có thể bao gồm thử nghiệm chu kỳ nhiệt, rung động, chu kỳ bật/tắt nguồn, lão hóa trong điều kiện bảo quản và kiểm tra tháo rời. Cần theo dõi các hiện tượng như rò rỉ chất lỏng, khô cạn, di chuyển chất lỏng, sự phát triển của các khoảng trống và sự gia tăng điện trở nhiệt.
Danh sách kiểm tra các phương pháp bôi keo tản nhiệt thực tế
Trước khi chọn một phương pháp, hãy tự hỏi:
- Giao diện này là IHS, chip trần hay tấm đế mô-đun nguồn?
- Khu vực hoạt động nhiệt nằm ở đâu?
- Bề mặt tiếp xúc có kích thước lớn và hình dạng kéo dài đến mức nào?
- Dưới áp lực kẹp hiện có, hỗn hợp này di chuyển dễ dàng đến mức nào?
- Hợp chất này có dẫn điện không?
- Phải chăng phần che phủ phải được nhìn thấy trước khi lắp đặt?
- Sẽ sản xuất được bao nhiêu bộ phận lắp ráp?
- Việc sử dụng khuôn stencil có hợp lý về mặt kinh tế không?
- Có thể điều khiển được thể tích nạp và lực ép không?
- Các yếu tố như phạm vi bao phủ, nhiệt độ, độ biến thiên và quá trình lão hóa sẽ được xác nhận như thế nào?
Kết luận
Các phương pháp chấm, đường, phun và khuôn đều có thể tạo ra một lớp giao diện nhiệt tốt. Không có phương pháp nào vượt trội hoàn toàn trong mọi trường hợp.
Sử dụng chấm trung tâm khi diện tích tiếp xúc đủ nhỏ và áp lực lắp đặt có thể làm vật liệu lan tỏa một cách đáng tin cậy. Sử dụng đường thẳng khi nguồn nhiệt có hình dạng kéo dài. Sử dụng phương pháp phết tay mỏng khi cần đảm bảo độ che phủ toàn bộ bằng mắt thường, đặc biệt là trên các bộ tản nhiệt lớn và chip trần. Sử dụng khuôn khi sản xuất hàng loạt đòi hỏi phải kiểm soát vị trí đặt, độ dày khi ướt, tốc độ và khả năng truy xuất nguồn gốc.
Mẫu thử chỉ là bước khởi đầu. Tính chất lưu biến của chất dán, lượng chất dán, độ phẳng bề mặt, lực kẹp và cách lắp đặt bộ làm mát là những yếu tố quyết định đến đường nối cuối cùng. Trong sản xuất, tính lặp lại và hiệu suất trong điều kiện xấu nhất quan trọng hơn so với một mẫu thử xuất sắc.
Vì vậy, hãy chọn phương pháp phù hợp với giao diện. Sau đó, tiến hành kiểm tra hệ thống đã lắp ráp. CPU hoặc mô-đun nguồn mới là yếu tố quyết định, chứ không phải hình dạng được vẽ bên trên nó.
Câu hỏi thường gặp
Phương pháp bôi keo tản nhiệt nào là tốt nhất?
Không có phương pháp nào được coi là tốt nhất cho mọi trường hợp. Phương pháp chấm phù hợp với nhiều bộ tản nhiệt nhỏ hoặc thông dụng, phương pháp đường thẳng phù hợp với các gói linh kiện có hình dạng thuôn dài, phương pháp tản nhiệt thủ công cho phép quan sát được phạm vi phủ, còn phương pháp khuôn in phù hợp với sản xuất hàng loạt. Hãy lựa chọn dựa trên hình dạng, tính chất vật liệu, áp suất và khối lượng sản xuất.
Phương pháp chấm hay phương pháp vạch thì tốt hơn khi bôi keo tản nhiệt?
Trên một IHS hình vuông nhỏ, việc sử dụng một chấm thường đơn giản hơn. Trong khi đó, việc sử dụng một đường thẳng có thể giúp phân phối keo tản nhiệt đều đặn và đáng tin cậy hơn dọc theo bề mặt gói linh kiện dài. Hướng dẫn của nhà sản xuất keo tản nhiệt và bộ tản nhiệt nên được ưu tiên hơn so với các quy tắc chung chung.
Có nên bôi keo tản nhiệt bằng tay không?
Việc phết bằng tay rất hữu ích khi cần đảm bảo lớp phủ hoàn toàn che phủ bề mặt, chẳng hạn như trên IHS cỡ lớn hoặc chip trần. Hãy sử dụng dụng cụ sạch và tạo thành một lớp mỏng, đều. Không nên phết bằng tay khi hướng dẫn sử dụng sản phẩm khuyến nghị cụ thể phải sử dụng phương pháp phết áp lực.
Việc bôi đều keo tản nhiệt có tạo ra bọt khí không?
Điều này có thể xảy ra nếu lớp vật liệu có các rãnh sâu, bị nhiễm bẩn hoặc độ dày không đồng đều. Một lớp phủ mỏng và sạch sẽ có thể mang lại kết quả tốt. Vị trí của bộ làm mát và áp lực kẹp cuối cùng cũng ảnh hưởng đến sự hình thành các lỗ rỗng.
Khuôn bôi keo tản nhiệt là gì?
Khuôn in là một tấm che giúp kiểm soát vị trí đặt chất hàn. Các phiên bản dành cho người tiêu dùng giúp người dùng phủ đều lớp chất hàn lên CPU. Khuôn in công nghiệp sử dụng các lỗ mở được thiết kế đặc biệt và các thông số in được kiểm soát chặt chẽ để cải thiện độ chính xác khi đặt chất hàn và độ lặp lại.
Khi nào in bằng khuôn sẽ tốt hơn so với việc in thủ công?
In khuôn rất hữu ích khi cần sản xuất nhiều chi tiết giống hệt nhau với yêu cầu kiểm soát chính xác về lượng chất hàn, vị trí, tốc độ và khả năng truy xuất nguồn gốc. Phương pháp này chỉ thực sự đáng tin cậy sau khi các yếu tố như thiết kế lỗ khuôn, quá trình giải phóng chất hàn, căn chỉnh, làm sạch và lắp đặt đã được xác nhận.
Các CPU của Intel và AMD có cần các mẫu bôi keo tản nhiệt khác nhau không?
Đôi khi, nhưng không phải chỉ vì thương hiệu. Hình dạng vỏ, kích thước IHS, bố cục chip, độ nhớt của keo tản nhiệt và áp suất của bộ tản nhiệt đều có ảnh hưởng. Hãy tuân thủ hướng dẫn dành riêng cho nền tảng CPU, loại keo tản nhiệt và bộ tản nhiệt cụ thể.
Phương pháp nào là tốt nhất cho GPU hay chip trần?
Việc phủ một lớp mỏng đều trên toàn bộ bề mặt thường là phương pháp khởi đầu an toàn nhất, vì các góc silicon không được phủ có thể gây ra các điểm nóng. Hãy tuân thủ hướng dẫn sử dụng, giữ cho chất hàn dẫn điện tránh xa các linh kiện lân cận và áp dụng lực lắp đặt đều đặn.
Mô hình ứng dụng có ảnh hưởng đến nhiệt độ CPU không?
Độ phủ không đủ có thể làm tăng nhiệt độ. Khi nhiều phương pháp khác nhau đều đảm bảo độ phủ đủ và lớp keo mỏng, sự chênh lệch đo được thường rất nhỏ và có thể nằm trong phạm vi dao động bình thường giữa các lần lắp ghép.
Làm thế nào để kiểm tra xem lớp keo tản nhiệt đã được phủ đúng cách hay chưa?
Chạy một khối lượng công việc có thể lặp lại đồng thời ghi lại nhiệt độ môi trường, công suất linh kiện, tốc độ xung nhịp và nhiệt độ vỏ hoặc nhiệt độ điểm nối. Nếu kết quả bất thường, hãy kiểm tra lớp keo tản nhiệt và các bộ phận lắp đặt, sau đó làm sạch và bôi một lớp keo tản nhiệt mới trước khi lắp ráp lại.
