ऊष्मीय रूप से प्रवाहकीय पेस्ट, चिपकने वाले, यौगिक और इन्सुलेट थर्मल इंटरफेस - उद्देश्य और अनुप्रयोग

सतह से गर्मी हस्तांतरण की गुणवत्ता में सुधार करने के लिए जिसे इस गर्मी को पुनर्प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किए गए डिवाइस को प्रभावी ढंग से ठंडा करने की आवश्यकता होती है, तथाकथित थर्मल इंटरफेस का उपयोग किया जाता है।

एक थर्मल इंटरफ़ेस एक परत है, आमतौर पर एक बहु-घटक तापीय प्रवाहकीय यौगिक, आमतौर पर एक पेस्ट या यौगिक।

सबसे लोकप्रिय थर्मल इंटरफेस आज कंप्यूटर में माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक घटकों के लिए उपयोग किए जाते हैं: प्रोसेसर के लिए, वीडियो कार्ड चिप्स आदि के लिए। अन्य इलेक्ट्रॉनिक्स में थर्मल इंटरफेस का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जहां पावर सर्किट भी उच्च हीटिंग का अनुभव करते हैं और इसलिए कुशल और उच्च गुणवत्ता वाले कूलिंग की आवश्यकता होती है... थर्मल इंटरफेस सभी प्रकार की ताप आपूर्ति प्रणालियों में भी लागू होते हैं।

एक तरह से या किसी अन्य में, विभिन्न तापीय प्रवाहकीय यौगिकों का उपयोग बिजली इलेक्ट्रॉनिक्स, रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स, कंप्यूटिंग और मापने वाले उपकरणों के उत्पादन में तापमान सेंसर वाले उपकरणों आदि में किया जाता है, अर्थात, जहां आमतौर पर ऑपरेटिंग करंट द्वारा गर्म किए जाने वाले घटक होते हैं या किसी अन्य तरीके से। बड़ी गर्मी लंपटता के साथ। आज निम्नलिखित रूपों के थर्मल इंटरफेस हैं: पेस्ट, गोंद, यौगिक, धातु, गैसकेट।

हीट ट्रांसफर पेस्ट

थर्मल पेस्ट या बस थर्मल पेस्ट आधुनिक थर्मल इंटरफेस का एक बहुत ही सामान्य रूप है। यह अच्छी तापीय चालकता वाला एक बहु-घटक प्लास्टिक मिश्रण है। थर्मल पेस्ट का उपयोग दो संपर्क सतहों के बीच थर्मल प्रतिरोध को कम करने के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए चिप और हीटसिंक के बीच।

ऊष्मीय रूप से प्रवाहकीय पेस्ट के लिए धन्यवाद, रेडिएटर और ठंडी सतह के बीच इसकी कम तापीय चालकता वाली हवा को एक पेस्ट द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है जिसमें उच्च तापीय चालकता होती है।

सबसे आम रूसी निर्मित पेस्ट KPT-8 और AlSil-3 हैं। ज़ल्मन, कूलर मास्टर और स्टील फ्रॉस्ट पेस्ट भी लोकप्रिय हैं।

ऊष्मीय रूप से प्रवाहकीय पेस्ट के लिए मुख्य आवश्यकताएं यह हैं कि इसमें सबसे कम संभव थर्मल प्रतिरोध है, कि यह समय के साथ और काम के तापमान की पूरी श्रृंखला में अपने गुणों को बनाए रखता है, कि इसे लागू करना और धोना आसान है, और कुछ मामलों में यह उपयोगी है कि उपयुक्त हैं विद्युत इन्सुलेट गुण.

ऊष्मीय रूप से प्रवाहकीय पेस्ट का उत्पादन पर्याप्त रूप से उच्च तापीय चालकता वाले सर्वोत्तम तापीय प्रवाहकीय घटकों और भरावों के उपयोग से संबंधित है।

टंगस्टन, तांबा, चांदी, हीरा, जस्ता और एल्यूमीनियम ऑक्साइड, एल्यूमीनियम और बोरान नाइट्राइड, ग्रेफाइट, ग्रेफीन, आदि पर आधारित माइक्रोडिस्पर्स्ड और नैनोडिस्पर्स पाउडर और मिश्रण।

पेस्ट की संरचना में बाइंडर खनिज या सिंथेटिक तेल, विभिन्न मिश्रण और कम अस्थिरता के तरल पदार्थ हो सकते हैं। ऐसे थर्मल पेस्ट हैं जिनके बाइंडर को हवा में पोलीमराइज़ किया जाता है।

ऐसा होता है कि पेस्ट के घनत्व को बढ़ाने के लिए, इसकी संरचना में आसानी से वाष्पीकृत घटकों को जोड़ा जाता है ताकि जब पेस्ट तरल हो और फिर उच्च घनत्व और तापीय चालकता के साथ एक थर्मल इंटरफ़ेस में बदल जाए। इस प्रकार की तापीय चालकता रचनाओं में सामान्य संचालन के 5 से 100 घंटों के बाद अधिकतम तापीय चालकता तक पहुँचने की विशेषता होती है।

धातु आधारित पेस्ट होते हैं जो कमरे के तापमान पर तरल होते हैं। इस तरह के पेस्ट में शुद्ध गैलियम और इंडियम, साथ ही उन पर आधारित मिश्र धातु होते हैं।

सबसे अच्छे और सबसे महंगे पेस्ट चांदी के बने होते हैं। एल्यूमीनियम ऑक्साइड पर आधारित पेस्ट को इष्टतम माना जाता है। चांदी और एल्यूमीनियम अंतिम उत्पाद का सबसे कम तापीय प्रतिरोध देते हैं। सिरेमिक-आधारित पेस्ट सस्ते होते हैं, लेकिन कम प्रभावी भी होते हैं।

खनिज चिकनाई वाले तेल की कुछ बूंदों के साथ सैंडपेपर पर घिसने वाली एक साधारण ग्रेफाइट पेंसिल के लेड पाउडर को मिलाकर सबसे सरल थर्मल पेस्ट बनाया जा सकता है।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, थर्मल पेस्ट का एक सामान्य उपयोग इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में थर्मल इंटरफेस के रूप में होता है, जहां गर्मी उत्पन्न करने वाले तत्व और गर्मी फैलाने वाली संरचना के बीच आवश्यक और लागू होता है, उदाहरण के लिए प्रोसेसर और कूलर के बीच।

थर्मली कंडक्टिव पेस्ट का उपयोग करते समय मुख्य बात यह है कि परत की मोटाई को न्यूनतम रखा जाए। इसे प्राप्त करने के लिए, पेस्ट के निर्माता की सिफारिशों का कड़ाई से पालन करना आवश्यक है।

थोड़ा सा पेस्ट दो भागों के थर्मल संपर्क क्षेत्र पर लगाया जाता है और फिर दो सतहों को एक साथ दबाते हुए आसानी से उखड़ जाता है। इस प्रकार, पेस्ट सतहों पर सबसे छोटे गड्ढों को भर देगा और बाहर गर्मी के वितरण और हस्तांतरण के लिए एक सजातीय वातावरण के निर्माण में योगदान देगा।

थर्मल ग्रीस विभिन्न असेंबली और इलेक्ट्रॉनिक्स के घटकों को ठंडा करने के लिए अच्छा है, जिसकी गर्मी रिलीज किसी विशेष घटक के प्रकार और विशेषताओं के आधार पर एक निश्चित घटक के लिए स्वीकार्य से अधिक है। स्विचिंग पावर सप्लाई के माइक्रोक्रिस्किट और ट्रांजिस्टर, पिक्चर लैंप डिवाइस के लीनियर स्कैनर, ध्वनिक एम्पलीफायरों के पावर स्टेज आदि। वे थर्मल पेस्ट का उपयोग करने के लिए सामान्य स्थान हैं।

गर्मी हस्तांतरण चिपकने वाला

जब किसी कारण से गर्मी-संचालन पेस्ट का उपयोग असंभव होता है, उदाहरण के लिए, फास्टनरों के साथ घटकों को एक-दूसरे को कसकर दबाने में असमर्थता के कारण, वे गर्मी-संचालन गोंद के उपयोग का सहारा लेते हैं। हीटसिंक को केवल ट्रांजिस्टर, प्रोसेसर, चिप आदि से चिपकाया जाता है।

कनेक्शन अविभाज्य हो जाता है, इसलिए इसे सही और उच्च-गुणवत्ता वाले ग्लूइंग के लिए अत्यधिक सटीक दृष्टिकोण और प्रौद्योगिकी के अनुपालन की आवश्यकता होती है। यदि प्रौद्योगिकी का उल्लंघन किया जाता है, तो थर्मल इंटरफ़ेस की मोटाई बहुत बड़ी हो सकती है और संयुक्त की तापीय चालकता बिगड़ जाएगी।

थर्मली कंडक्टिव पॉटिंग मिक्स

जब, उच्च तापीय चालकता के अलावा, हर्मेटिकिटी, विद्युत और यांत्रिक शक्ति की आवश्यकता होती है, तो ठंडा किए गए मॉड्यूल को केवल एक पोलीमराइज़ेबल मिश्रण से भर दिया जाता है, जिसे गर्म घटक से डिवाइस हाउसिंग में गर्मी स्थानांतरित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

यदि ठंडा किए गए मॉड्यूल को बहुत अधिक गर्मी का प्रसार करना चाहिए, तो यौगिक में हीटिंग, थर्मल साइकलिंग के लिए पर्याप्त प्रतिरोध भी होना चाहिए, और मॉड्यूल के अंदर तापमान प्रवणता से उत्पन्न थर्मल तनाव का सामना करने में सक्षम होना चाहिए।

कम पिघलने वाली धातुएँ

कम पिघलने वाली धातु के साथ दो सतहों को टांका लगाने के आधार पर थर्मल इंटरफेस अधिक से अधिक लोकप्रियता प्राप्त कर रहे हैं। यदि प्रौद्योगिकी को सही ढंग से लागू किया जाता है, तो रिकॉर्ड कम तापीय चालकता प्राप्त करना संभव है, लेकिन विधि जटिल है और इसमें कई सीमाएँ हैं।

सबसे पहले, स्थापना के लिए संभोग सतहों को गुणात्मक रूप से तैयार करना आवश्यक है, उनकी सामग्री के आधार पर, यह एक मुश्किल काम हो सकता है।

उच्च-तकनीकी उद्योगों में, किसी भी धातु को मिलाप करना संभव है, इस तथ्य के बावजूद कि उनमें से कुछ को विशेष सतह तैयारी की आवश्यकता होती है। रोजमर्रा की जिंदगी में, केवल धातुएं जो खुद को टिनिंग के लिए अच्छी तरह से उधार देती हैं, गुणात्मक रूप से बंधी होंगी: तांबा, चांदी, सोना, आदि।

सिरेमिक, एल्यूमीनियम और पॉलिमर खुद को टिनिंग के लिए बिल्कुल भी उधार नहीं देते हैं, उनके साथ स्थिति अधिक जटिल है, यहां भागों के गैल्वेनिक अलगाव को प्राप्त करना संभव नहीं होगा।

सोल्डरिंग शुरू करने से पहले, भविष्य में शामिल होने वाली सतहों को किसी भी गंदगी से साफ किया जाना चाहिए। जंग के निशान से इसे साफ करने के लिए इसे प्रभावी ढंग से करना महत्वपूर्ण है, क्योंकि कम तापमान पर फ्लक्स आमतौर पर मदद नहीं करेगा।

सफाई आमतौर पर शराब, ईथर या एसीटोन का उपयोग करके यांत्रिक रूप से की जाती है। यही कारण है कि कभी-कभी थर्मल इंटरफ़ेस पैकेज में एक कठोर कपड़ा और अल्कोहल पोंछे होते हैं।काम दस्ताने के साथ किया जाना चाहिए, क्योंकि हाथों से जो तेल प्राप्त किया जा सकता है, वह निश्चित रूप से टांका लगाने की गुणवत्ता को खराब कर देगा।

सोल्डरिंग स्वयं निर्माता द्वारा निर्दिष्ट ताकत के साथ हीटिंग और अनुपालन के साथ किया जाना चाहिए। कुछ औद्योगिक थर्मल इंटरफेस को जुड़े हुए पुर्जों को 60-90 डिग्री सेल्सियस तक अनिवार्य प्री-हीटिंग की आवश्यकता होती है और यह कुछ संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक घटकों के लिए खतरनाक हो सकता है। प्रारंभिक हीटिंग आमतौर पर हेयर ड्रायर के साथ किया जाता है, और फिर टांका लगाने का काम काम करने वाले उपकरण के स्व-हीटिंग द्वारा पूरा किया जाता है।

इस प्रकार के थर्मल इंटरफेस महिमा पन्नी के रूप में कमरे के तापमान से थोड़ा ऊपर पिघलने बिंदु के साथ-साथ पेस्ट के रूप में बेचे जाते हैं। उदाहरण के लिए, पन्नी के रूप में फील्ड्स के मिश्र धातु में 50 ° C का गलनांक होता है। गैलिनस्तान पेस्ट के रूप में कमरे के तापमान पर पिघलता है। पन्नी के विपरीत, पेस्ट का उपयोग करना अधिक कठिन होता है क्योंकि उन्हें टांका लगाने के लिए सतहों में बहुत अच्छी तरह से एम्बेडेड होना पड़ता है, जबकि पन्नी को केवल विधानसभा के दौरान उचित हीटिंग की आवश्यकता होती है।

इन्सुलेशन गास्केट

पावर इलेक्ट्रॉनिक्स में, हीट ट्रांसफर और हीट सिंक तत्वों के बीच विद्युत अलगाव की अक्सर आवश्यकता होती है। इसलिए, जब ऊष्मीय प्रवाहकीय पेस्ट उपयुक्त नहीं होता है, तो सिलिकॉन, अभ्रक या सिरेमिक सबस्ट्रेट्स का उपयोग किया जाता है।

लचीले नरम पैड सिलिकॉन से बने होते हैं, कठोर पैड सिरेमिक से बने होते हैं। सिरेमिक की एक पतली परत से ढके तांबे या एल्यूमीनियम शीट पर आधारित मुद्रित सर्किट बोर्ड होते हैं, जिन पर तांबे की पन्नी के निशान लगाए जाते हैं।

आमतौर पर ये एक तरफा बोर्ड होते हैं, ट्रैक के एक तरफ, और दूसरी तरफ रेडिएटर से लगाव के लिए एक सतह होती है।

इसके अलावा, विशेष मामलों में, बिजली के घटकों का उत्पादन किया जाता है जिसमें आवास का धातु हिस्सा, जो रेडिएटर से जुड़ा होता है, तुरंत एपॉक्सी की एक परत के साथ कवर किया जाता है।

थर्मल इंटरफेस के उपयोग की विशेषताएं

थर्मल इंटरफ़ेस को लागू करने और हटाने के दौरान, इसके निर्माता की सिफारिशों के साथ-साथ कूल्ड (कूलिंग) डिवाइस के निर्माता का सख्ती से पालन करना आवश्यक है। विद्युत प्रवाहकीय थर्मल इंटरफेस के साथ काम करते समय विशेष रूप से सावधान रहना महत्वपूर्ण है, क्योंकि इसकी अधिकता अन्य सर्किटों में जा सकती है और शॉर्ट सर्किट का कारण बन सकती है।