مواد الواجهة الحرارية الشائعة الاستخدام

مواد الواجهة الحرارية، والمعروفة أيضًا باسم TIMs، هي نوع خاص من المواد المستخدمة كجسر بين سطحين، مما يسمح بتبديد الحرارة ومساواة درجة الحرارة بين السطحين. تعتبر هذه المواد مثالية لتطبيقات مثل الإدارة الحرارية والحوسبة والإلكترونيات الصناعية. مواد الواجهة الحرارية الشائعة الاستخدام هي مثل الشحوم الحرارية، لاصقة التأصيص الموصلة للحرارة، الوسادة الحرارية، ورقة الجرافيت، إلخ:

الشحم الحراري:

يعد الشحم الحراري حاليًا أكثر وسائل التوصيل الحراري استخدامًا. وهي عبارة عن مادة تشبه الإستر يتم تشكيلها باستخدام زيت السيليكون كمادة خام، وإضافة مكثفات ومواد حشو أخرى، وإخضاعها للتسخين وتقليل الضغط والطحن وغيرها من العمليات. تحتوي المادة على لزوجة معينة ولا يوجد إحساس واضح بالجسيمات. درجة حرارة العمل لشحوم السيليكون الموصلة للحرارة تتراوح بشكل عام بين -50 درجة و220 درجة، ولها موصلية حرارية جيدة، ومقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة الشيخوخة، وخصائص مقاومة للماء.
أثناء عملية تبديد حرارة الجهاز، بعد التسخين إلى حالة معينة، يقدم شحم السيليكون الموصل الحراري حالة شبه سائلة، مما يملأ الفجوة بين وحدة المعالجة المركزية والمشتت الحراري بالكامل، مما يجعل الاتصال بين الاثنين أكثر إحكامًا، وبالتالي تقوية توصيل الحرارة. عادةً، يكون شحم السيليكون الموصل للحرارة غير قابل للذوبان في الماء ولا يتأكسد بسهولة. كما أن لديها بعض خصائص التشحيم والعزل الكهربائي.

لاصق بوتينغ موصل للحرارة:

مثل الشحم الحراري، يتم تصنيع لاصق التأصيص الموصل للحرارة أيضًا عن طريق إضافة مواد خام كيميائية معينة إلى زيت السيليكون وإخضاعها للمعالجة الكيميائية. ولكن على عكس الشحم الحراري، هناك مادة لزجة معينة في المواد الخام الكيميائية التي يضيفها، وبالتالي فإن السيليكون الموصل الحراري النهائي لديه درجة معينة من الالتصاق.
أكبر ما يميز لاصق التأصيص الحراري الموصل هو قوامه الصلب بعد التصلب، كما أن موصليته الحرارية أقل قليلاً من تلك الخاصة بالشحم الحراري. يوجد حاليًا نوعان من السيليكون الموصل للحرارة في السوق: أحدهما مادة صلبة بيضاء بعد التصلب، والآخر مادة صلبة سوداء لامعة بعد التصلب. بشكل عام، اعتاد المصنعون على استخدام النوع الأول من السيليكون كمادة لاصقة بين المشتت الحراري وجسم التسخين. ميزتها هي التصاقها القوي، والذي يصبح على وجه التحديد عيبها. عندما نحتاج إلى الصيانة، غالبًا ما نجد كمية كبيرة من بقايا السيليكون الأبيض الصلب على سطح التلامس بين المكونات المرتبطة والمشتت الحراري بعد فصلها بشكل شاق، وهو أمر يصعب إزالته.

وسادة حرارية:

تتميز اللوحة الحرارية بموصلية حرارية جيدة وعزل عالي المستوى لمقاومة الجهد الكهربي، مع معامل توصيل حراري يبلغ 2.6W/mK وقيمة مقاومة انهيار الجهد الكهربي تزيد عن 4000 فولت. وهو منتج بديل للشحوم الحرارية. تتمتع المادة نفسها بدرجة معينة من المرونة، وتتناسب بشكل جيد بين أجهزة الطاقة وألواح الألومنيوم أو أغلفة الماكينات التي تبدد الحرارة، مما يحقق أفضل التوصيل الحراري وأغراض تبديد الحرارة، ويلبي المتطلبات الحالية للصناعة الإلكترونية للمواد الموصلة للحرارة، هو أفضل منتج ليحل محل نظام التبريد الحراري الثنائي للشحم الحراري. يمكن قطع هذا النوع من المنتجات بشكل تعسفي، مما يساعد على تلبية متطلبات الإنتاج الآلي وصيانة المنتج.

ورقة الجرافيت:

لوح الجرافيت مصنوع من مادة مركبة من الجرافيت، والتي تخضع لبعض المعالجة الكيميائية ولها توصيل حراري ممتاز. إنها مناسبة لنظام تبديد الحرارة للرقائق الإلكترونية ووحدات المعالجة المركزية وغيرها من المنتجات.

تعد مواد الواجهة الحرارية جزءًا مهمًا من صناعة الإلكترونيات. إنها توفر تبديدًا فائقًا للحرارة ومعادلة لدرجة الحرارة، مما يسمح بالحفاظ على الأداء الأمثل في مجموعة متنوعة من التطبيقات. كما أنها تستخدم لتقليل حجم ووزن وتكلفة الأجهزة الإلكترونية. في حين أن اختيارهم يعتمد على التطبيق، فإن TIM المناسب يمكن أن يوفر أداءً فائقًا بتكلفة معقولة.