Thermische Grenzflächenmaterialien (TIM) werden verwendet, um Wärme zwischen zwei oder mehr thermisch hergestellten Komponenten zu leiten. In Anbetracht der Tatsache, dass bis zu 90% des Spalts im Kontaktbereich vorhanden sein können, wird das Vorhandensein von TIM kritisch.Was ist also der Unterschied zwischen Thermal Gap Pads und Wärmeleitpaste?
Eine der Hauptaufgaben von TIM besteht darin, Wärme durch Wärmeleitung an die Umgebung abzugeben. Das Ziel dieses Prozesses ist es, das Bauteil vor nachteiligen hitzebedingten Reaktionen zu schützen. Durch die Anwendung von TIM wird die Wärme effizienter übertragen und verteilt, wodurch Schäden an der Ausrüstung oder Leistungseinbußen infolge von Überhitzung verhindert werden.
Materialien für Wärmeschnittstellen müssen zwei Schlüsseleigenschaften aufweisen: Wärmeimpedanz und Wärmeleitfähigkeit. Die thermische Impedanz ist die Effizienz, mit der ein Material Wärme an die Umgebung überträgt, d. h. wie effizient es in der Lage ist, die Übertragung von Wärme von einem Ort zum anderen zu veranlassen. Die Wärmeleitfähigkeit hingegen ist die natürliche Fähigkeit eines Materials, Wärme zu übertragen, und wirkt sich direkt darauf aus, wie schnell und effektiv Wärme übertragen wird.
Durch die Optimierung dieser beiden Schlüsseleigenschaften ermöglichen Wärmeleitmaterialien eine effiziente Wärmeableitung in elektronischen Geräten und sorgen dafür, dass die Komponenten während des Betriebs einen geeigneten Temperaturbereich einhalten. Dies ist wichtig, um die Stabilität der Geräte zu verbessern, ihre Lebensdauer zu verlängern und eine gleichbleibende Leistung zu gewährleisten.
Inhaltsübersicht
Die Wahl zwischen Wärmeleitpads und Wärmeleitpaste
Bei der Wahl zwischen Wärmeleitpads und Wärmeleitpaste ist es wichtig, die Art und den Bedarf der Anwendung zu verstehen. Materialien, die die Wärmeschnittstelle füllen, wie Wärmeleitpads und Wärmeleitpaste, spielen bei verschiedenen Anwendungen eine wichtige Rolle und haben ihre eigenen Vorteile und Szenarien.
Wärmespalt-Pads sind weiche und bequeme Pads, die die Belastung der Komponenten verringern und Vibrationen dämpfen und darüber hinaus eine hervorragende Wärmeleistung bieten. Ihre Wärmeleitfähigkeit liegt typischerweise zwischen 1 und 6,5 W/mK, während die Standarddicken typischerweise zwischen 0,010″ und 0,200″ liegen, aber auch dicker sein können. Bei der Auswahl eines wärmeleitenden Trägermaterials ist es wichtig, die Konstruktionsanforderungen zu berücksichtigen. So sind beispielsweise Glasfaser- und Aluminiumträger eine gängige Wahl, während scherfeste Kapton- und PEN-Folien auch für Anwendungen geeignet sind, bei denen die Gefahr einer Scherung besteht.
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Wärmespalt-Pads
Wärmeleitende Pads sind feste Materialien, die eine gleichmäßige Dicke aufweisen und wärmeleitend sind. Sie werden oft vorgeschnitten, um eine gleichmäßige Dicke für verschiedene Anwendungen. Dies gewährleistet eine gleichmäßige Druckverteilung zwischen den Komponenten. Obwohl es nicht jeden kleinen Spalt wie Wärmeleitpaste ausfüllen kann, ist es einfacher zu installieren. Darüber hinaus ist dieses Material extrem widerstandsfähig gegenüber hohen Temperaturen und Feuchtigkeit. Es wird häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen Benutzerfreundlichkeit und elektrische Isolierung entscheidend sind.
Vorteile der Pads
Leichte Anwendung: Wärmeleitende Pads lassen sich leichter auftragen als Lötpasten, für die spezielle Applikationsgeräte erforderlich sind. Sie müssen lediglich mit relativem Druck auf die Anwendung aufgebracht werden.
Einfache Herstellung: Wärmeleitende Pads werden in Heizelementen verwendet, um ein Verkleben der Pads zu vermeiden und dem Hersteller die Arbeit zu erleichtern. Im Gegensatz zu Wärmeleitpasten ist es bei Wärmeleitpads weniger wahrscheinlich, dass sie sich aus ihrer ursprünglichen Position herausbewegen.
Standardisierte Wärmeabgabefähigkeit: Im Vergleich zu flüssiger Wärmeleitpaste haben Wärmeleitpads eine stärker standardisierte Wärmeableitungsfähigkeit auf der Oberfläche des Pads, wodurch eine Standardisierung einfacher zu erreichen ist. Wärmeleitpads reagieren auf die Temperatur der Heizkomponente, indem sie nach dem Auftragen erweichen und so den Grenzflächenspalt auf der Anwendungsoberfläche ausfüllen.
Nachteile von Pads
Probleme mit der Adhäsion: Wenn ein wärmeleitendes Pad an einem Kühlkörper haftet, wird es in der Regel an eine der wärmeerzeugenden Oberflächen, mit denen es in Kontakt ist, angeformt. Das bedeutet, dass das Pad ersetzt werden muss, wenn sich der Kühlkörper oder andere Komponenten in der Nähe bewegen.
Einmaliger Gebrauch: Wärmeleitpads können nicht mehrfach verwendet werden, und wenn sie einmal entfernt sind, muss jede Komponente sehr sorgfältig behandelt werden, insbesondere wenn das Pad an anderen Komponenten der Anwendung haftet. Dies kann die Kosten und die Komplexität des Herstellungsprozesses erhöhen.
Geringere Wärmeleitfähigkeit: Im Vergleich zu Wärmeleitpaste ist sie weniger wärmeleitend.
Wärmeleitpaste
Wärmeleitpaste, auch bekannt als wärmeleitendes Schmierfett oder Wärmeleitpaste, ist ein gängiges Material für thermische Schnittstellen. Es handelt sich dabei um ein Klebematerial, das kleine Defekte an der Schnittstelle wirksam ausfüllt. Es kann zum Beispiel zum Füllen von Luftspalten zwischen Heizelementen und Kühlkörpern verwendet werden, um eine bessere Wärmeübertragung an der Grenzfläche zu gewährleisten. Es hat eine bessere Wärmeleitfähigkeit als andere Grenzflächenmaterialien. Außerdem ist es billiger als Wärmeleitpads. Er hat auch verschiedene Arten die je nach Bedarf zur Auswahl stehen.
Vorteile
Mehrere Anwendungsmethoden: Im Vergleich zu Thermopads, Wärmeleitpaste bietet eine ähnliche Lösung, aber als Flüssigkeit kann sie auf verschiedene Weise verwendet werden. Mit Hilfe von Spendern (Spritzen, Tuben usw.) kann die Paste direkt auf die Zentraleinheit (CPU) oder den Kühlkörper aufgetragen werden und selbst die kleinsten Zwischenräume füllen, um eine effektive Wärmeübertragung und -konservierung zu gewährleisten.
Stabilität: Wärmeleitende Pasten fließen nicht und bleiben auch bei starken Vibrationen stabil. Sie sind in der Lage, ihre Stabilität über längere Zeit beizubehalten.
EFFIZIENZ: Da die Wärmeübertragungskapazität umgekehrt proportional zur Menge des verwendeten Wärmeschnittstellenmaterials ist, wird nur sehr wenig Wärmeleitpaste benötigt, z. B. THERM-A-GAP GEL30 oder GEL8010. Dies ermöglicht eine niedrige thermische Impedanz sowohl bei dünnen als auch bei dicken Spalten unter Verwendung herkömmlicher Kühlkörper.
Geringe Ausgasung: Wenn Produkte in der Nähe von Kameras oder optischen Geräten verwendet werden, ist es wichtig, eine Wärmeleitpaste zu wählen, die den NASA-Ausgasungsstandards entspricht. Eine geringe Ausgasung stellt sicher, dass ausgegastes Silikon nicht auf Kameras oder anderen optischen Geräten kondensiert.
Benachteiligungen
TECHNISCHE ANFORDERUNGEN DER ANWENDUNG: Bei der Verwendung einer Wärmeleitpaste ist darauf zu achten, dass die gesamte Oberfläche bedarfsgerecht abgedeckt wird und dass eine ausreichende Menge verwendet wird. Weniger ist zwar in der Regel besser, aber eine zu geringe Menge füllt eventuell vorhandene Luftspalten nicht ausreichend aus.
Der flüssige Zustand kann zu Unordnung führen: Die flüssige Beschaffenheit von Wärmeleitpasten kann beim Auftragen zu Unordnung und Materialverschwendung führen. Daher sind Sorgfalt und Präzision der Schlüssel, um sicherzustellen, dass die richtige Menge an Wärmeleitpaste genau aufgetragen wird, um Verschwendung zu vermeiden.
Schwierig zu pflegen: Wärmeleitpaste trocknet mit der Zeit aus, da sie nur wenig Feuchtigkeit spendet. Daher muss sie regelmäßig aufgetragen werden, um die thermische Leistung des Bauteils zu erhalten.
Was ist besser: Wärmeleitpad oder Wärmeleitpaste?
Kann ich Wärmeleitpaste anstelle von Wärmeleitpads verwenden?
Wärmeleitpaste oder Gel können eine sinnvolle Alternative zu Wärmeleitpads sein. Im Vergleich zu Wärmeleitpads bietet Wärmeleitpaste Automatisierungsmöglichkeiten, eine geringere Impedanz (im Falle einiger Materialien) und die Möglichkeit, auf unregelmäßigen Oberflächen gleichmäßiger zu arbeiten. Die Verwendung von Wärmeleitpaste kann in den folgenden Situationen in Betracht gezogen werden:
Höhere Produktionsnachfrage: Wenn Ihr Produktionsbedarf mehr als 5.000 Teile pro Jahr beträgt, ist eine Wärmeleitpaste möglicherweise die bessere Wahl.
Komplexe Musterentwürfe: Wenn das Bauteildesign komplexe Muster umfasst, kann Wärmeleitpaste für automatisierte Anwendungen besser geeignet sein.
Teilweise Zerbrechlichkeit: Wenn das Bauteil zerbrechlich ist, weil die Lötpaste nur geringe mechanische Spannungen erzeugt, kann eine wärmeleitende Paste besser geeignet sein.
Angenommen, Sie wollen ein Wärmeleitpad durch eine Wärmeleitpaste ersetzen. In diesem Fall empfehlen sich z. B. die Produkte Chomerics Therm-a-Gap Gel 75 (hohe Wärmeleitfähigkeit), Gel 30 oder 8010 (für Anwendungen in der Automobilindustrie mit extrem niedriger Kompression).
Sind Wärmeleitpads besser als Wärmeleitpaste?
Bei der Entscheidung zwischen Wärmeleitpads und Wärmeleitpaste gibt es keine eindeutige "bessere" Wahl, sondern sie hängt von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab. Wärmeleitpads werden seit jeher für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt und eignen sich besonders gut zur Unterdrückung von Vibrationen und zum Füllen von Zwischenräumen. Da sie von Hand aufgetragen werden, sind sie in Bezug auf die Oberflächenkonsistenz potenziell anspruchsvoller.
Im Gegensatz dazu bietet Wärmeleitpaste Automatisierungsmöglichkeiten, eine geringere Impedanz und die Möglichkeit, auf unregelmäßigen Oberflächen eine höhere Konsistenz zu erzielen. Daher kann Wärmeleitpaste besser geeignet sein, wenn die Produktionsanforderungen höher sind, das Teiledesign komplexer ist oder die Teile empfindlicher sind.
Insgesamt hängt die Wahl von den Anforderungen der jeweiligen Anwendung ab, und die Vorteile sowohl von Wärmeleitpads als auch von Wärmeleitpaste müssen zusammen betrachtet und die Wahl entsprechend getroffen werden.
FAQ
Was ist besser: Wärmeleitpaste oder Wärmeleitpad? Es gibt keine endgültige Antwort auf diese Frage, und die Entscheidung hängt von Ihrer spezifischen Anwendung ab. Im Allgemeinen ist Wärmeleitpaste besser geeignet, um Lücken zu füllen und die Wärmeübertragungseffizienz zu verbessern, aber in manchen Fällen kann ein Wärmeleitpad besser geeignet sein.
Da Wärmeleitpaste in einer restriktiveren Umgebung verwendet wird, ist es im Allgemeinen nicht möglich, Wärmeleitpaste durch ein Wärmeleitpad zu ersetzen. Im Gegenteil, es ist möglich, ein Wärmeleitpad durch Wärmeleitpaste zu ersetzen.
Es wird nicht empfohlen, Wärmeleitpads und Wärmeleitpaste zusammen zu verwenden. Dies liegt daran, dass ihre gemeinsame Verwendung den Wärmewiderstand beeinträchtigen kann, was zu Fehlfunktionen des elektronischen Geräts führen kann.
Wärmeleitpads können mit jedem Substrat verwendet werden und haben ein breiteres Anwendungsspektrum. Außerdem trocknen Wärmeleitpads nicht mit der Zeit aus und verlieren ihre Wärmeleitfähigkeit. Sie bieten eine langfristige thermische Leistung für elektronische Geräte.
