Zarządzanie ciepłem w układach elektronicznych

Zasada działania tych innowacyjnych materiałów polega na tym, że w trakcie podwyższania temperatury komponentu materiał termoprzewodzący staje się plastyczny (zmienia się jego stan fazowy), co pozwala szczelnie wypełnić przestrzeń pomiędzy źródłem ciepła a odbiornikiem - np. komponentem i radiatorem. Produkty te, o nazwie hi-flow, znalazły i znajdują zastosowanie w układach elektronicznych dla przemysłu, m.in. samochodowego, wojskowego, IT oraz wszędzie tam, gdzie występują wysokie gęstości mocy. Cieszą się również dużą popularnością przy produkcji oświetlenia w technologii LED.

Coraz częściej produkty hi-flow zastępują konwencjonalne produkty termoprzewodzące, takie jak kleje oraz pasty. Ich zastosowanie pozwala na uniknięcie degradacji układu na skutek wypływania kleju lub pasty na zewnątrz. Jest to tzw. efekt pump out, który może doprowadzić do niszczącego wzrostu temperatury elementów na skutek pogorszenia warunków chłodzenia.

Zmienna faza w praktyce

Rys. 1. Porównanie stabilności termicznej zwykłych past termoprzewodzących oraz materiału Hi-Flow typu phase change

Ciekawe jest porównanie stabilności termicznej past termoprzewodzących oraz materiału hi-flow pokazane na wykresie na rysunku 1. Badanie przeprowadzono w laboratorium firmy Henkel dla produktu o roboczej nazwie TCP 7000. Z wykresu jasno wynika, że stabilność termiczna (temp. układu 120ºC) dla hi-flow (TCP 7000) utrzymuje się przez bardzo długi czas (w badaniu założono czas 4 tys. h - 4 K), natomiast dla past Greas 1 i Greas 2 wzrost temp. układu od 120 do 150ºC następuje już po kilkuset godzinach. Jako graniczną wartość przyjęto temp. 150ºC, gdyż temperatura ta była wartością destrukcyjną dla badanego układu elektronicznego.

Wiele przemysłowych zastosowań produktów hi-flow pozwala stwierdzić, że polepszają one stabilność termiczną układów elektronicznych. Na szczególną uwagę zasługuje produkt HF 650 P, który zachowuje właściwości związane z zastosowaniem materiału typu phase change, a także może być wykorzystywany w aplikacjach wymagających izolacji elektrycznej.

Inne materiały

W związku z przejęciem przez koncern Henkel firmy Bergquist znacznie rozszerzyła się oferta niemieckiego producenta o specjalistyczne materiały termoprzewodzące. Warto zwrócić uwagę na:

• Bond-Ply - taśmy klejące termoprzewodzące, izolacyjne i nieizolacyjne. Mogą zastępować kleje utwardzane termicznie, a także eliminują połączenia mechaniczne (klipsy, śruby) pomiędzy układem elektronicznym i odbiornikiem ciepła np. radiatorem.
• Gap-Pad - zapewniają efektywne przewodzenie ciepła pomiędzy radiatorami i układami elektronicznymi, gdzie eliminowane są szczeliny powietrzne wynikające z nierówności i chropowatości powierzchni.
• Liquid Dispesnsed Material - seria GapFiller - termoprzewodzący, możliwość utwardzania w temp. pokojowej, z powodzeniem zastępuje konwencjonalne pasty termoprzewodzące, eliminuje efekt wycieku produktu poza układ.

Magazyn Centralny Centrum Sp. z o.o.
www.elektronika.mcc.pl