Selección del material térmico adecuado
Dependiendo de su aplicación, es posible que desee utilizar un tipo de TIM sobre otro para ayudar a facilitar un mejor rendimiento. Algunos son rígidos, otros flexibles. Algunos TIM son sólidos y otros pueden cambiar entre fases. Hay una amplia gama de tipos de materiales de interfaz térmica disponibles para mejorar la transferencia de calor entre superficies, pero es crucial especificar el tipo correcto.
Learn more about they types of Thermal Interface Materials below:
Lista de tipos de material de interfaz térmica:
Rellenos de huecos
Gap fillers are a popular interface material type. Gap fillers are elastomeric sheets, typically made from silicone, that contain specialized thermal filler material to increase the overall thermal conductivity of the material. Estos materiales vienen con una amplia gama de opciones, por lo que es bastante fácil encontrar un relleno de huecos adecuado para una aplicación específica. Los rellenos de huecos generalmente se cortan a tamaños de dispositivo estándar o formas personalizadas para aplicaciones específicas.
Amplia gama de opciones de materiales de relleno de huecos
Los rellenos de huecos son probablemente el tipo de material de interfaz térmica más diverso. All gap fillers have a base elastomer and a thermal filler mixed in, which include silicone and silicone-free materials. Estas son solo una fracción de las opciones disponibles al seleccionar un relleno de huecos. Dentro de la misma mezcla de elastómero y relleno, hay múltiples espesores de lámina, opciones pegajosas o adhesivas para cada lado de la hoja, materiales de refuerzo como fibra de vidrio y opciones de soporte para proteger el material antes de la aplicación. Algunos materiales pueden aislar eléctricamente los dispositivos calientes. Otros rellenos de huecos tienen la capacidad de absorber interferencias electromagnéticas (EMI). Entre todas estas opciones, podría tener cien opciones con un tipo de material. Esta gama de opciones es lo que hace que los rellenos de huecos sean una selección popular cuando se trata de material de interfaz térmica.Acomodar el apilamiento de tolerancia y múltiples dispositivos con relleno de huecos
Dado que los rellenos de huecos están hechos de un material base elastomérico, tiene una calidad elástica. Esto significa que se puede comprimir y puede aplicar una presión proporcional a su deflexión contra las superficies que presionan contra él. Pero en lugar de un resorte axial, es una superficie elástica que se puede comprimir en cantidades variables en toda su superficie. Esta es la razón por la cual los rellenos de huecos son tan efectivos para acomodar apilamientos de tolerancia y múltiples dispositivos. Gap fillers will yield to varying heights, so if there's a particular device where the tolerances stack up and have a bit of variance, the gap filler can still effectively connect a device to a heat sink. Y no necesita ser solo un dispositivo, podrían ser múltiples dispositivos que necesitan conectarse a un solo disipador de calor. Con los rellenos de huecos, es posible.
Material de interfaz térmica algo reutilizable
Los rellenos de huecos tienen cierto nivel de reutilización. Dado que son elastoméricos, estos materiales de interfaz térmica tienen la capacidad de volver a su lugar. Es cuando presionamos demasiado que creamos una deformación plástica en el relleno de huecos donde no podría recuperar completamente su grosor original. Entonces, si nos mantenemos dentro de ese rango, podemos usar rellenos de huecos nuevamente. Si hay un lado adhesivo en el relleno de huecos, es posible que no se despegue bien, lo que también limitaría su capacidad de reutilización. Las superficies adhesivas o pegajosas también tienen la extraña capacidad de encontrar todas y cada una de las partículas que flotan alrededor, por lo que la superficie puede ensuciarse si la desinstalación y reinstalación del relleno de huecos no está en un ambiente limpio y controlado.
Pasta térmica
Thermal grease is a grease specially designed to have a high thermal conductivity. Most thermal greases are silicone based with small thermally conductive filler particles that increase the overall conductivity of the mixture. Existen grasas sin silicona en el mercado para aplicaciones sensibles a la silicona. Las aplicaciones que se ocupan de la humectabilidad y la adhesión de las superficies que pueden entrar en contacto con una grasa térmica se beneficiarían del uso de un compuesto sin silicona.Opción de aplicación común y ampliamente disponible
La grasa térmica es fácil de adquirir, por lo que es popular para proyectos de bricolaje o prototipos de menor cantidad o series de producción. Para aplicaciones que requieren consistencia de un producto a otro, es relativamente simple crear una plantilla para el cribado de grasa térmica. Esto hace que los patrones de grasa específicos de la aplicación sean simples y rentables. Other thermal interface materials require die cutting to produce custom shapes.Baja resistencia de interfaz, ideal para superficies planas
Applying pressure to thermal grease between two surfaces forces the grease to shear and spread thin between those surfaces. Minimizing the material thickness between the surfaces minimizes the thermal resistance your interface material will impose on heat transfers. Esto hace que la grasa térmica sea ideal para superficies planas y lisas. Las superficies más ásperas o más detalladas con diferentes alturas tienen pequeños bolsillos donde la grasa no puede llenarse, por lo que se diseñaron otros materiales de interfaz térmica como los rellenos de huecos.Under Pressure: Spring Force Required
Las grasas térmicas requieren fuerzas de montaje accionadas por resorte. A medida que la grasa térmica se calienta, puede fluir un poco y adelgazarse. Para asegurarse de que ambas superficies estén constantemente en contacto y comprimiendo la grasa, es mejor usar una fuerza elástica para montar superficies engrasadas.
Ginger Handling Required
Al igual que cualquier otra grasa, las grasas térmicas pueden ser difíciles de limpiar y mantener bien contenidas. En cantidades más pequeñas, la grasa se mantiene en tubos y jeringas, lo que permite un mayor control sobre la aplicación. Larger quantities of thermal greases come in containers with big lids and applying grease from a open tub can make a mess.La grasa no es reutilizable
Si bien hay muchas cosas buenas sobre la grasa térmica con flexibilidad y facilidad de aplicación, viene con el inconveniente de no ser reutilizable. After the grease is compressed and thins out, the grease can dry out and prevent reuse. Any attempt to reuse the grease is crumbly mess which will not meet earlier performance. La única forma de obtener el mismo rendimiento que antes es volver a aplicar grasa térmica fresca. This is why manufacturers thermal solutions with thermal grease pre-screened on heat sinks in order to provide a consistent amount of grease along with a grease cover, to protect the grease until ready for installation.Almohadillas térmicas & Películas
Las almohadillas térmicas y las películas son materiales delgados utilizados para conducir el calor de una superficie a otra. Estos materiales de interfaz también son ideales para la disipación de calor lejos de los puntos calientes. Todas las almohadillas térmicas y las películas, excepto unas pocas, son materiales flexibles. Al igual que los rellenos de huecos, las almohadillas térmicas, las películas y las láminas generalmente se cortan a tamaños de dispositivo estándar o formas personalizadas para aplicaciones específicas.
Aislamiento eléctrico
No todas las almohadillas térmicas y películas se consideran eléctricamente aislantes. For those that are electrically insulating, they're becoming a more popular option than insulating hardware because of their flexibility, lightweight, and extremely thin properties. Esto es especialmente ventajoso para la electrónica de consumo que continúa empaquetando más potencia y componentes en dispositivos más delgados. Si tiene aplicaciones de alta potencia y requiere cierto nivel de flexibilidad o cumplimiento con su material de interfaz térmica, las almohadillas térmicas o las películas térmicas son la opción preferida.Almohadillas de grafito & Películas
Las películas de grafito son la excepción a las reglas generales de una almohadilla térmica o película. Las almohadillas de grafito están hechas de una pila de láminas de grafeno una encima de la otra, por lo que el calor y la electricidad viajan fácilmente entre los átomos de carbono unidos entre sí dentro de una hoja. Las láminas de grafeno no se unen fuertemente entre sí ya que los enlaces de carbono ya están hechos en los planos de grafeno y no entre los Si bien son excelentes cuando se trata de distribuir el calor a lo largo de su plano, las películas de grafito son relativamente delicadas y frágiles en comparación con otras películas y almohadillas. También son no aislantes eléctricamente ya que los electrones pueden viajar fácilmente a través de la estructura del grafito.
Reutilización de almohadillas térmicas y películas
Dado que algunas almohadillas contienen silicona, son similares a los materiales de interfaz térmica de relleno de huecos donde si los comprime más allá de cierto punto, permanecen ligeramente comprimidos. Afortunadamente, la mayoría de las almohadillas térmicas tienen un durómetro alto y requieren una gran cantidad de fuerza para deformar la forma y el grosor de la almohadilla. Esto hace que las almohadillas térmicas sean un material de interfaz térmica reutilizable ideal.
Las películas son más como hardware cuando consideramos la reutilización. En general, si la película térmica está intacta y no se ha arrugado, es tan reutilizable como el hardware térmico. Si la película se ha arrugado, puede generar bolsas de aire no deseadas.
Cinta térmica
La cinta térmica es un material de interfaz común. Las cintas térmicas son adhesivas en uno o ambos lados, por lo que pueden adherirse a una sola superficie o unir dos superficies. Esto generalmente se hace con un adhesivo sensible a la presión que necesita comprimir entre superficies para obtener la unión mecánica que puede proporcionar una cinta térmica. The biggest difference between thermal tapes and your everyday, run-of-the-mill double-sided tapes is that they are specially formulated using high thermal conductivity fillers and polymers. Hay cintas térmicas que son solo un adhesivo. Se colocan en un forro o portador para mantenerlos en una hoja o rollo antes de que lleguen a su aplicación. Estas cintas térmicas sin fundamento pueden ser difíciles de manipular y aplicar correctamente si no se cortan y manipulan correctamente. Si alguna parte de la cinta térmica comienza a pegarse a algo, puede ser difícil quitar la cinta sin estirar el adhesivo. Es por eso que una buena parte de las cintas térmicas tienen un material base. Estos portadores suelen ser una película térmicamente conductora con el adhesivo aplicado a uno o ambos lados.No te preocupes por ese tornillo perdido
La cinta térmica puede reducir la necesidad de hardware de montaje para dispositivos más pequeños y disipadores de calor, que normalmente se montarían juntos. Esto es especialmente útil si encuentra que un dispositivo pequeño en su placa necesita una administración térmica después de haber diseñado y girado su placa. Es posible que no tenga espacio para montar hardware, pero aún tiene la capacidad de pegar un disipador de calor a su dispositivo con un poco de cinta térmica.El peso del mundo
Es posible que desee reconsiderar la cinta térmica para su aplicación si tiene una aplicación de servicio pesado o un disipador de calor que está tratando de aplicar a una superficie. El peso de los disipadores de calor más grandes puede dominar la resistencia mecánica de la cinta térmica. Un alto nivel de vibración o choque también puede dominar el poder de unión de la cinta térmica. Si bien las cintas térmicas tienen un cierto nivel de resistencia mecánica y son buenas en caso de apuro, generalmente no son la mejor opción de interfaz térmica para aplicaciones difíciles. Apéguese a aplicaciones más pequeñas con cinta térmica.Estoy atrapado en ti
Las cintas térmicas no son reutilizables si están haciendo su trabajo. Quieren apegarse a lo que sea que los pegues y no dejarlos ir. Hay trucos como calentar el adhesivo y luego tratar de separar las superficies para desmontar un conjunto con cinta térmica. O algunos adhesivos necesitan algún tipo de solvente o agente de limpieza para ayudar a eliminar cualquier residuo de las superficies, lo que arruina el poder adhesivo de la cinta. El pelado de las cintas térmicas lejos de su superficie aplicada generalmente las hace desiguales e ineficaces como material de interfaz térmica para futuras aplicaciones. Las superficies deben limpiarse y se debe aplicar cinta nueva. Pero la cinta térmica es bastante fácil de aplicar, por lo que no necesariamente descarta la cinta térmica para aplicaciones que requieren retrabajo o mantenimiento.
Hardware aislante
El material de interfaz térmica en forma de hardware se emplea típicamente por su alta conductividad térmica y propiedades de aislamiento eléctrico. Algunos herrajes también se utilizan como bujes o superficies de rodamiento. El hardware de aislamiento de interfaz térmica es conocido por su estabilidad mecánica y mayor resistencia a la temperatura en comparación con otros TIM.Materiales de hardware aislantes
Las cerámicas térmicamente conductoras como el óxido de aluminio, el nitruro de aluminio y el óxido de berilio se usan comúnmente ya que son asequibles y relativamente fáciles de fabricar en componentes de hardware discretos. Mica, un mineral natural, tiene una estructura similar a una lámina con excelente conductividad a través del plano de las hojas. Dado que está ampliamente disponible y es fácil de procesar, la mica también es una opción de material popular cuando se trata de componentes de hardware eléctricamente aislantes pero térmicamente conductores. El hardware también se puede fabricar a partir de plásticos como nylon, acetal relleno de PTFE o ftalato de dialilo. Los plásticos que se utilizan para aislar hardware requieren una alta resistencia dieléctrica y una buena estabilidad térmica y química.
Inflexible a la modificación y personalización
El hardware debe fabricarse en la forma en que se utilizará, especialmente el hardware TIM cerámico. La mayoría del hardware es específico del dispositivo o se crea para adaptarse a dimensiones muy específicas.Juega bien con los demás
Dado que la mayoría del hardware tiene muy poca elasticidad o compresibilidad, se utilizan junto con otros materiales de interfaz térmica. En los casos en que la superficie no es extremadamente lisa, se puede usar un material más compatible con hardware aislante para eliminar los espacios de aire entre las superficies. La grasa térmica, que puede no tener el nivel de aislamiento eléctrico requerido para una aplicación en particular, se colocaría en ambos lados del hardware para minimizar cualquier espacio de aire. Esto proporciona a la aplicación una alta conductividad térmica y un alto aislamiento eléctrico entre superficies. En algunos casos, se debe usar un material como una almohadilla de hueco o un relleno de huecos con el hardware, especialmente si la aplicación puede tener problemas de choque y vibración. En estas situaciones, los materiales de interfaz térmica de hardware aislante se utilizan mejor con otro tipo de material de interfaz térmica.Hardware reutilizable
El hardware, siempre y cuando no esté roto, se puede reutilizar como cualquier otro hardware. Simplemente retire de una aplicación con cuidado e instale el hardware en un nuevo ensamblaje. Though if you're using hardware in conjunction with another thermal interface material like grease, the grease would need to be cleaned off and replaced for the new application of the hardware.Material de cambio de fase
Phase change material is an interesting thermal interface material type. Está compuesto de una sustancia de cera que tiene una temperatura de fusión específica, típicamente entre 50-65 ° C. Mientras el material está pasando de un sólido a un líquido, la temperatura del material se mantiene constantemente a su temperatura de fusión a medida que absorbe el calor. Esto proporciona un excelente control de temperatura entre superficies. Una vez que el material de cambio de fase absorbe su calor latente de fusión, la energía que se necesita para derretir completamente el sólido, entonces el material de cambio de fase comenzará a aumentar la temperatura mientras está en su estado líquido.
Infiltrar cada rincón y grieta
Cuando el material de cambio de fase se calienta más allá de una temperatura específica, se derrite y fluye hacia cualquier rincón y grieta existente entre las superficies entre las que se encuentra. Los materiales de interfaz térmica de cambio de fase eliminan incluso las bolsas de aire más pequeñas y proporcionan una resistencia de interfaz realmente baja entre las superficies. Por lo tanto, después de la primera vez que el cambio de fase se derrite, puede contar con una resistencia térmica constantemente baja entre las superficies entre las que está transfiriendo calor.Mitigating Rough Patches
Debido a que los materiales de cambio de fase se convierten en líquidos, pueden entrar en algunos espacios reducidos que otros materiales de interfaz térmica no pueden alcanzar. Esto también significa que puede manejar superficies más ásperas fácilmente. Las superficies con imperfecciones, puntos ásperos o cualquier superficie menos que perfecta podrían beneficiarse del uso de material de cambio de fase para la transferencia de calor. Sin embargo, los rellenos de huecos siguen siendo la mejor opción para las enormes disparidades de altura. Sería necesario agregar una gran cantidad de material de cambio de fase para ocupar el mismo volumen que los rellenos de huecos.Must Love Springs
Al igual que las grasas térmicas, los materiales de cambio de fase se adelgazan después de que se aplican por primera vez entre superficies. A medida que la cera se derrite y llena los huecos disponibles, ese material ahora es imperfecciones superficiales y ya no aumenta el grosor del material. Esta es la razón por la que los materiales de cambio de fase deben usarse con métodos de montaje con resorte. Una fuerza de resorte comprimirá el material de cambio de fase mientras está en estado líquido. La fuerza ayuda a diluir el material, lo que también disminuye la resistencia de la interfaz. Todo esto ayuda a mejorar nuestra transferencia térmica entre superficies.
Fácil limpieza al reemplazar el material de cambio de fase
Al igual que la grasa térmica, el material de cambio de fase no es reutilizable, pero tampoco es un desastre para limpiar como la grasa. A diferencia de las grasas, los materiales de cambio de fase vuelven a una forma más sólida cuando se enfrían, lo que facilita el raspado de las superficies. Los fluidos de limpieza típicos como el alcohol isopropílico también se pueden usar para limpiar la cera como material de cambio de fase sin necesidad de tratar las superficies.
Epoxi térmica
El epoxi térmico es el material de interfaz térmica más robusto. Lo que diferencia al epoxi térmico de otros epoxis son los rellenos térmicamente conductores mezclados con las resinas. Algunos epoxis utilizan partículas cerámicas térmicamente conductoras y otros utilizan pequeñas partículas metálicas. Al igual que otros epoxis, hay resinas de una parte y dos partes que se pueden mezclar y aplicar para unir superficies. El tipo de epoxi utilizado generalmente depende de los materiales que se unen.
Con la resistencia de muchos materiales
El epoxi hace algo que la mayoría de los otros materiales de interfaz térmica no hacen; Los epoxis térmicos crean una fuerte unión mecánica entre las superficies entre las que se cura. Esto permite que el epoxi térmico sea tanto un material de interfaz térmica como un método de montaje. En algunos casos, esto puede ayudar a reducir la cantidad de hardware de montaje utilizado en un producto o aplicación. Es por eso que podemos hacer disipadores de calor con epoxi, a los que nos referimos como disipadores de calor unidos por epoxi.
Posibles limitaciones de envío
El epoxi térmico no es reutilizable. Como cualquier otro epoxi, una vez que se establece el epoxi térmico, los enlaces poliméricos que se forman y se adhieren a las superficies no se romperán fácilmente. Es por eso que debe considerar la cantidad de retrabajo que puede necesitar hacer en su producto antes de determinar que el epoxi térmico es adecuado para usted. Si necesita realizar un mantenimiento en su dispositivo que tiene superficies epoxi, tendrá dificultades para moverse por el disipador de calor y aún más difícil eliminarlo.
Si bien hay solventes en el mercado que pueden eliminar resinas curadas particulares, son productos especializados que normalmente no tendría en el laboratorio o en el taller. A veces solo necesitas llevar tu enlace epoxi al espectáculo y simplemente cortar o moler lo que has epoxiado juntos. Eso es ciertamente indeseable cuando tienes una placa de circuito delicada en un lado de ese enlace epoxi.
Usted tiene un poco de margen de maniobra para reorientar y volver a montar superficies unidas con epoxi antes de los curados epoxi. Esta cantidad de tiempo depende de la temperatura, la humedad y el tiempo de curado del epoxi que esté utilizando. Por lo general, es más fácil limpiar el epoxi sin curar si necesita rehacer algo, por lo que debe estar seguro de lo que está haciendo incluso antes de mezclar su epoxi y asegurarse para cuando el epoxi comience a curarse.
Con la resistencia de muchos materiales
Las resinas y endurecedores que componen el epoxi térmico pueden tener algunos productos químicos bastante volátiles en ellos. Es por eso que puede haber algunas restricciones de envío cuando se trata de enviar epoxi sin curar. Es posible que sea necesario enviar epoxi térmico sin curar por tierra, ya que el envío aéreo puede conllevar un riesgo que las compañías de transporte aéreo no quieran manejar.
Next Steps: Reach Out to Boyd for Help in Selecting Your Interface Material
Contact Boyd to discuss your application and assess the thermal interface material options best suited for you.
