थर्मलली कंडक्टिव पेस्ट, अॅडेसिव्ह, कंपाऊंड आणि इन्सुलेट थर्मल इंटरफेस - उद्देश आणि अनुप्रयोग

ही उष्णता पुनर्प्राप्त करण्यासाठी डिझाइन केलेल्या डिव्हाइसवर प्रभावीपणे थंड करणे आवश्यक असलेल्या पृष्ठभागावरून उष्णता हस्तांतरणाची गुणवत्ता सुधारण्यासाठी, तथाकथित थर्मल इंटरफेस वापरले जातात.

थर्मल इंटरफेस हा बहु-घटक थर्मलली प्रवाहकीय कंपाऊंडचा एक थर असतो, सहसा पेस्ट किंवा कंपाऊंड असतो.

आज सर्वात लोकप्रिय थर्मल इंटरफेस संगणकातील मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक घटकांसाठी वापरले जातात: प्रोसेसरसाठी, व्हिडिओ कार्ड चिप्ससाठी इ. थर्मल इंटरफेस इतर इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात, जेथे पॉवर सर्किट्स देखील उच्च हीटिंग अनुभवतात आणि म्हणून त्यांना कार्यक्षम आणि उच्च-गुणवत्तेची शीतलक आवश्यक असते... थर्मल इंटरफेस सर्व प्रकारच्या उष्णता पुरवठा प्रणालींमध्ये देखील लागू आहेत.

एक प्रकारे किंवा दुसर्‍या प्रकारे, विविध थर्मली प्रवाहकीय संयुगे पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स, रेडिओ इलेक्ट्रॉनिक्स, संगणकीय आणि मोजमाप उपकरणे, तापमान सेन्सर इत्यादी उपकरणांच्या उत्पादनात वापरली जातात, म्हणजे, जेथे सामान्यतः ऑपरेटिंग करंटद्वारे गरम केलेले घटक असतात किंवा इतर कोणत्याही मार्गाने. मोठ्या उष्णतेसह. आज खालील फॉर्मचे थर्मल इंटरफेस आहेत: पेस्ट, गोंद, कंपाऊंड, मेटल, गॅस्केट.

उष्णता हस्तांतरण पेस्ट

थर्मल पेस्ट किंवा फक्त थर्मल पेस्ट हा आधुनिक थर्मल इंटरफेसचा एक सामान्य प्रकार आहे. हे चांगले थर्मल चालकता असलेले बहु-घटक प्लास्टिक मिश्रण आहे. थर्मल पेस्टचा वापर दोन संपर्क पृष्ठभागांमधील थर्मल प्रतिकार कमी करण्यासाठी केला जातो, उदाहरणार्थ चिप आणि हीटसिंक दरम्यान.

थर्मलली कंडक्टिव पेस्टमुळे धन्यवाद, रेडिएटर आणि कूल केलेल्या पृष्ठभागाच्या दरम्यान कमी थर्मल चालकता असलेली हवा लक्षणीय उच्च थर्मल चालकता असलेल्या पेस्टने बदलली जाते.

सर्वात सामान्य रशियन-निर्मित पेस्ट KPT-8 आणि AlSil-3 आहेत. झाल्मन, कूलर मास्टर आणि स्टील फ्रॉस्ट पेस्ट देखील लोकप्रिय आहेत.

थर्मलली कंडक्टिव पेस्टसाठी मुख्य आवश्यकता म्हणजे त्यात शक्य तितकी कमी थर्मल रेझिस्टन्स आहे, ते कालांतराने आणि संपूर्ण कामकाजाच्या तापमानात त्याचे गुणधर्म स्थिरपणे टिकवून ठेवते, ते लागू करणे आणि धुणे सोपे आहे आणि काही प्रकरणांमध्ये ते उपयुक्त आहेत की उपयुक्त आहे इलेक्ट्रिकल इन्सुलेट गुणधर्म.

थर्मलली कंडक्टिव्ह पेस्टचे उत्पादन सर्वोत्तम थर्मली कंडक्टिव घटक आणि पुरेशी उच्च थर्मल चालकता असलेल्या फिलरच्या वापराशी संबंधित आहे.

टंगस्टन, तांबे, चांदी, डायमंड, झिंक आणि अॅल्युमिनियम ऑक्साईड, अॅल्युमिनियम आणि बोरॉन नायट्राइड, ग्रेफाइट, ग्राफीन इत्यादींवर आधारित मायक्रोडिस्पर्स्ड आणि नॅनोडिस्पर्स्ड पावडर आणि मिश्रण.

पेस्टच्या रचनेतील बाईंडर खनिज किंवा कृत्रिम तेल, विविध मिश्रणे आणि कमी अस्थिरतेचे द्रव असू शकतात. थर्मल पेस्ट आहेत ज्यांचे बाईंडर हवेत पॉलिमराइज्ड आहे.

असे घडते की पेस्टची घनता वाढविण्यासाठी, त्याच्या रचनामध्ये सहजपणे वाष्पयुक्त घटक जोडले जातात जेणेकरून पेस्ट लागू केल्यावर ते द्रव होते आणि नंतर उच्च घनता आणि थर्मल चालकता असलेल्या थर्मल इंटरफेसमध्ये बदलते. या प्रकारच्या थर्मल चालकता रचनांमध्ये सामान्य ऑपरेशनच्या 5 ते 100 तासांनंतर जास्तीत जास्त थर्मल चालकता गाठण्याची वैशिष्ट्यपूर्ण गुणधर्म आहे.

मेटल-आधारित पेस्ट आहेत जे खोलीच्या तपमानावर द्रव असतात. अशा पेस्टमध्ये शुद्ध गॅलियम आणि इंडियम तसेच त्यांच्यावर आधारित मिश्रधातू असतात.

सर्वोत्तम आणि सर्वात महाग पेस्ट चांदीचे बनलेले आहेत. अॅल्युमिनियम ऑक्साईडवर आधारित पेस्ट इष्टतम मानले जातात. चांदी आणि अॅल्युमिनियम अंतिम उत्पादनाचा सर्वात कमी थर्मल प्रतिकार देतात. सिरेमिक-आधारित पेस्ट स्वस्त आहेत, परंतु कमी प्रभावी देखील आहेत.

सँडपेपरवर घासलेल्या सामान्य ग्रेफाइट पेन्सिलच्या लीड पावडरमध्ये खनिज स्नेहन तेलाचे काही थेंब मिसळून सर्वात सोपी थर्मल पेस्ट बनवता येते.

वर नमूद केल्याप्रमाणे, थर्मल पेस्टचा सामान्य वापर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांमध्ये थर्मल इंटरफेस म्हणून केला जातो जेथे उष्णता निर्माण करणारे घटक आणि उष्णता पसरवणारी रचना, उदाहरणार्थ प्रोसेसर आणि कूलर दरम्यान आवश्यक आणि लागू केले जाते.

थर्मली प्रवाहकीय पेस्ट वापरताना मुख्य गोष्ट म्हणजे लेयरची जाडी कमीत कमी ठेवणे. हे साध्य करण्यासाठी, पेस्टच्या निर्मात्याच्या शिफारसींचे काटेकोरपणे पालन करणे आवश्यक आहे.

दोन भागांच्या थर्मल कॉन्टॅक्ट एरियावर थोडी पेस्ट लावली जाते आणि नंतर दोन पृष्ठभाग एकत्र दाबताना फक्त चुरा केला जातो. अशा प्रकारे, पेस्ट पृष्ठभागावरील सर्वात लहान खड्डे भरेल आणि बाहेरील उष्णता वितरण आणि हस्तांतरणासाठी एकसंध वातावरण तयार करण्यास हातभार लावेल.

थर्मल ग्रीस विविध असेंब्ली आणि इलेक्ट्रॉनिक्सच्या घटकांना थंड करण्यासाठी चांगले आहे, ज्याचे उष्णता सोडणे एखाद्या विशिष्ट केसच्या प्रकार आणि वैशिष्ट्यांवर अवलंबून, विशिष्ट घटकासाठी परवानगीपेक्षा जास्त असते. स्विचिंग पॉवर सप्लायचे मायक्रोसर्किट आणि ट्रान्झिस्टर, पिक्चर लॅम्प उपकरणांचे रेखीय स्कॅनर, ध्वनिक अॅम्प्लिफायर्सचे पॉवर स्टेज इ. थर्मल पेस्ट वापरण्यासाठी ते सामान्य ठिकाणे आहेत.

उष्णता हस्तांतरण चिकटवता

जेव्हा उष्णता-संवाहक पेस्टचा वापर काही कारणास्तव अशक्य असतो, उदाहरणार्थ, फास्टनर्ससह घटक एकमेकांना घट्ट दाबण्यास असमर्थतेमुळे, ते उष्णता-संवाहक गोंद वापरण्याचा अवलंब करतात. हीटसिंक फक्त ट्रान्झिस्टर, प्रोसेसर, चिप इत्यादींना चिकटवले जाते.

कनेक्शन अविभाज्य असल्याचे दिसून येते, म्हणून त्यास अचूक आणि उच्च-गुणवत्तेच्या ग्लूइंगसाठी तंत्रज्ञानाचे अत्यंत अचूक दृष्टीकोन आणि अनुपालन आवश्यक आहे. तंत्रज्ञानाचे उल्लंघन केल्यास, थर्मल इंटरफेसची जाडी खूप मोठी होऊ शकते आणि संयुक्तची थर्मल चालकता खराब होईल.

थर्मली प्रवाहकीय पॉटिंग मिक्स

जेव्हा, उच्च थर्मल चालकता व्यतिरिक्त, हर्मेटिसिटी, इलेक्ट्रिकल आणि यांत्रिक सामर्थ्य आवश्यक असते, तेव्हा थंड केलेले मॉड्यूल फक्त पॉलिमराइझ करण्यायोग्य मिश्रणाने भरलेले असतात, जे गरम केलेल्या घटकापासून उपकरण गृहात उष्णता हस्तांतरित करण्यासाठी डिझाइन केलेले असते.

जर थंड केलेल्या मॉड्यूलने भरपूर उष्णता नष्ट केली पाहिजे, तर कंपाऊंडमध्ये गरम करणे, थर्मल सायकलिंगसाठी पुरेसा प्रतिकार असणे आवश्यक आहे आणि मॉड्यूलमधील तापमान ग्रेडियंटमुळे उद्भवणारे थर्मल ताण सहन करण्यास सक्षम असणे आवश्यक आहे.

कमी वितळणारे धातू

कमी वितळणाऱ्या धातूसह दोन पृष्ठभाग सोल्डरिंगच्या आधारे थर्मल इंटरफेस अधिकाधिक लोकप्रिय होत आहेत. तंत्रज्ञान योग्यरित्या लागू केले असल्यास, कमी थर्मल चालकता रेकॉर्ड करणे शक्य आहे, परंतु पद्धत जटिल आहे आणि अनेक मर्यादा आहेत.

सर्व प्रथम, स्थापनेसाठी वीण पृष्ठभाग गुणात्मकपणे तयार करणे आवश्यक आहे, त्यांच्या सामग्रीवर अवलंबून, हे एक कठीण काम असू शकते.

हाय-टेक उद्योगांमध्ये, कोणत्याही धातूला सोल्डर करणे शक्य आहे, त्यापैकी काहींना विशेष पृष्ठभागाची तयारी आवश्यक आहे. दैनंदिन जीवनात, केवळ टिनिंगसाठी चांगले कर्ज देणारे धातू गुणात्मकरित्या जोडले जातील: तांबे, चांदी, सोने इ.

सिरॅमिक्स, अॅल्युमिनियम आणि पॉलिमर स्वतःला टिनिंगसाठी अजिबात कर्ज देत नाहीत, त्यांच्यासह परिस्थिती अधिक क्लिष्ट आहे, येथे भागांचे गॅल्व्हनिक अलगाव प्राप्त करणे शक्य होणार नाही.

सोल्डरिंग सुरू करण्यापूर्वी, जोडल्या जाणार्या भविष्यातील पृष्ठभाग कोणत्याही घाणांपासून स्वच्छ करणे आवश्यक आहे. हे प्रभावीपणे करणे महत्वाचे आहे, ते गंजच्या ट्रेसपासून स्वच्छ करणे आवश्यक आहे, कारण कमी तापमानात फ्लक्स सामान्यतः मदत करणार नाहीत.

साफसफाईची प्रक्रिया सामान्यतः अल्कोहोल, इथर किंवा एसीटोन वापरून यांत्रिक पद्धतीने केली जाते. यासाठी थर्मल इंटरफेस पॅकेजमध्ये कधीकधी कठोर कापड आणि अल्कोहोल वाइप असतात.काम हातमोजे वापरून केले जाणे आवश्यक आहे, कारण हातातून मिळू शकणारे ग्रीस नक्कीच सोल्डरिंगची गुणवत्ता खराब करेल.

सोल्डरिंग स्वतःच हीटिंगसह आणि निर्मात्याने निर्दिष्ट केलेल्या सामर्थ्याचे पालन करणे आवश्यक आहे. काही औद्योगिक थर्मल इंटरफेससाठी जोडलेले भाग 60-90 °C पर्यंत अनिवार्य प्री-हीटिंग करणे आवश्यक आहे आणि हे काही संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक घटकांसाठी धोकादायक असू शकते. प्रारंभिक हीटिंग सहसा केस ड्रायरसह केले जाते, आणि नंतर सोल्डरिंग कार्यरत उपकरणाच्या स्व-हीटिंगद्वारे पूर्ण केले जाते.

या प्रकारचे थर्मल इंटरफेस ग्लोरी फॉइलच्या स्वरूपात खोलीच्या तापमानापेक्षा किंचित जास्त वितळण्याच्या बिंदूसह तसेच पेस्टच्या स्वरूपात विकले जातात. उदाहरणार्थ, फॉइलच्या स्वरूपात फील्ड्सच्या मिश्रधातूचा वितळण्याचा बिंदू 50 डिग्री सेल्सिअस असतो. पेस्टच्या स्वरूपात गॅलिंस्टान खोलीच्या तपमानावर वितळते. फॉइलच्या विपरीत, पेस्ट वापरणे अधिक कठीण आहे कारण ते सोल्डर करण्यासाठी पृष्ठभागांमध्ये खूप चांगले एम्बेड केलेले असले पाहिजेत, तर फॉइलला फक्त असेंब्ली दरम्यान योग्य गरम करणे आवश्यक आहे.

इन्सुलेशन गॅस्केट

पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये, उष्णता हस्तांतरण आणि उष्णता सिंक घटकांमधील विद्युत अलगाव आवश्यक असतो. म्हणून, जेव्हा थर्मलली प्रवाहकीय पेस्ट योग्य नसते तेव्हा सिलिकॉन, अभ्रक किंवा सिरेमिक सब्सट्रेट्स वापरतात.

लवचिक सॉफ्ट पॅड सिलिकॉनचे बनलेले असतात, हार्ड पॅड सिरेमिकचे बनलेले असतात. सिरेमिकच्या पातळ थराने झाकलेल्या तांबे किंवा अॅल्युमिनियमच्या शीटवर आधारित मुद्रित सर्किट बोर्ड आहेत, ज्यावर तांबे फॉइलचे ट्रेस लावले जातात.

सहसा हे एकल-बाजूचे बोर्ड असतात, ट्रॅकच्या एका बाजूला आणि दुसरीकडे रेडिएटरला जोडण्यासाठी एक पृष्ठभाग असतो.

याव्यतिरिक्त, विशेष प्रकरणांमध्ये, उर्जा घटक तयार केले जातात ज्यामध्ये रेडिएटरला जोडलेल्या घराचा धातूचा भाग ताबडतोब इपॉक्सीच्या थराने झाकलेला असतो.

थर्मल इंटरफेसच्या वापराची वैशिष्ट्ये

थर्मल इंटरफेस लागू करताना आणि काढून टाकताना, त्याच्या निर्मात्याच्या तसेच कूल्ड (कूलिंग) डिव्हाइसच्या निर्मात्याच्या शिफारशींचे काटेकोरपणे पालन करणे आवश्यक आहे. इलेक्ट्रिकली कंडक्टिव थर्मल इंटरफेससह काम करताना विशेषतः सावधगिरी बाळगणे महत्वाचे आहे, कारण त्याचा जास्तीचा भाग इतर सर्किटमध्ये जाऊ शकतो आणि शॉर्ट सर्किट होऊ शकतो.