La gestión térmica es primordial en los dispositivos electrónicos modernos porque a medida que evolucionan, también lo hacen su rendimiento y funcionalidad, generando cada vez más calor. A continuación se explica lo crucial que es la gestión térmica en los dispositivos electrónicos modernos y por qué. elección de los materiales adecuados para la interfaz térmica es esencial. Aquí, Trumonytechs le dará la respuesta completa.
Índice
Importancia de los materiales de interfaz conductores del calor
Materiales de interfaz térmicamente conductores en componentes electrónicos en una amplia gama de aplicaciones térmicas puede llenar el vacío entre los componentes electrónicos y disipadores de calor para que el calor generado por el dispositivo puede ser más rápidamente de los materiales de interfaz térmica al disipador de calor para lograr temperaturas de funcionamiento más bajas y prolongar el uso de la finalidad de un largo tiempo. Se utiliza generalmente para la interfaz sólida del paquete primario entre el chip, microprocesador, disipador de calor, y el disipador de calor homogénea y disipador de calor.
A medida que las funciones de los dispositivos electrónicos se enriquecen gradualmente, la mejora del rendimiento, la integración de chips y la densidad de potencia siguen aumentando, el consumo de energía de trabajo y la generación de calor de los dispositivos electrónicos han aumentado considerablemente. Cómo resolver la disipación eficiente del calor de los dispositivos electrónicos se ha convertido en un factor esencial en su fase de diseño. Por lo tanto, la importancia de los materiales de interfaz térmicamente conductores también ha ganado la atención de diseñadores y fabricantes, y el material proporciona una excelente solución al problema de gestión térmica de los equipos.
Guía de materiales de interfaz térmica
Diferentes tipos de materiales de interfaz térmica
Los materiales de interfaz termoconductores pueden dividirse en pasta termoconductora, gel termoconductor, materiales de cambio de fasecopos de grafito, materiales de relleno de huecos conductores térmicos en copos, materiales de relleno de huecos conductores térmicos líquidos, etc. A continuación se presentan brevemente la pasta térmica ordinaria y el gel térmico a modo de ejemplo.
En pasta termoconductora es un material de disipación de calor con buena conductividad térmica. El material de base se compone de aceite de silicona y polímero sin silicona, y el relleno conductor térmico se basa generalmente en AIN y ZnO, y es viscoso líquido con características de sólido viscoso. Se utiliza principalmente en la superficie de los radiadores y fuentes de calor, el uso de las condiciones para la presión de 100-400Pa, el valor de resistencia de la interfaz térmica es de aproximadamente 0,2-1,0K-cm² / W, la conductividad térmica de la conductividad térmica de alrededor de 3-8W / (m-K). Las ventajas son que tienen una alta conductividad térmica, no necesitan ser curados, y no tienen problemas de pelado, pero las desventajas son que tienen fluidez y son propensos a derrames y problemas de separación.
Gel termoconductor se compone generalmente de polvo de aluminio, alúmina y plata en polvo, y otros rellenos conductores térmicos en aceite de silicona y cera de parafina debido a la cadena cruzada, por lo que tiene características internas de cohesión sólida, y su proceso de producción se completa en un estado de vacío. El material es un material de silicona aislante de alta conductividad térmica, es -40 ° C a +200 ° C de temperatura para uso a largo plazo, y puede mantener el estado de grasa. Sus principales escenarios de aplicación para portátiles y ordenadores, CPU y GPU de refrigeración; la ventaja es que no habrá problemas de desbordamiento y el flujo, pero la desventaja es que puede haber problemas de pelado y la necesidad de tratamiento de curado.
Factores clave en la selección de materiales de interfaz conductores del calor
Selección de materiales de interfaz térmicamente conductor necesita elegir el tipo de materiales de interfaz térmicamente conductor de acuerdo con el escenario de aplicación, como en entornos de alta temperatura, el material debe ser capaz de soportar altas temperaturas para asegurar que los materiales de interfaz térmicamente conductor a altas temperaturas para asegurar que la interfaz térmica de la estabilidad y el rendimiento. En los dispositivos microelectrónicos necesitan ser materiales más flexibles para adaptarse a la disposición del dispositivo de equipos electrónicos.
La segunda es elegir el material de interfaz térmica adecuado en función de los parámetros del producto. Los requisitos de conductividad térmica, la presión de la superficie de contacto, la temperatura de funcionamiento y otros parámetros afectarán a la elección de los materiales, como en escenarios específicos que requieren materiales de alta conductividad térmica para mejorar la eficiencia térmica. Aun así, en algunos casos es necesario prestar más atención a las propiedades de aislamiento eléctrico y térmico del material. Al mismo tiempo, la durabilidad, la estabilidad, el coste y la compatibilidad del material con otros materiales son factores que influyen en la elección, especialmente en la producción en serie.
Sólo a partir de un conocimiento profundo de estos factores podemos garantizar que el material de la interfaz térmica sea el más adecuado para el producto, mejorando eficazmente la eficiencia térmica y la estabilidad del dispositivo.
Ejemplos de ámbitos de aplicación
Estos son algunos de los ámbitos de aplicación de los materiales de interfaz termoconductores.
Dispositivos electrónicos: teléfonos móviles, ordenadores portátiles, tabletas y otros dispositivos. Materiales de interfaz térmica se utilizan principalmente para COU y otras fuentes de calor de disipación de calor.
Iluminación LED: utilizado para el calor generado por el chip LED se conduce eficazmente al perfil de disipación de calor.
Electrónica del automóvil: Los módulos de control del motor y los sistemas de gestión de la batería requieren una gestión térmica, y los materiales de interfaz termoconductores pueden transferir el calor generado por los componentes al perfil térmico.
Paneles solares: El calor generado por las células fotovoltaicas se transfiere al sistema de refrigeración para evitar que el sobrecalentamiento afecte a la eficiencia térmica.
Equipos médicos: Se utiliza para la gestión térmica interna de equipos de imagen médica, instrumentos quirúrgicos y otros equipos para garantizar su estabilidad y fiabilidad.
Electrónica de potencia: convertidores e inversores, etc.
Aeroespacial: Se utiliza en sistemas de protección térmica, componentes de motores, etc., para garantizar la gestión térmica y el funcionamiento regular de los elementos en entornos de alta temperatura.
Cómo elegir el material de interfaz conductor térmico adecuado
Un paso crítico en el diseño del producto es la selección del material adecuado, que afecta al rendimiento del producto, su durabilidad y la satisfacción del usuario final.
Al seleccionar un material, el primer paso es determinar los requisitos de la aplicación. Es necesario conocer el entorno al que estará sometido el producto, las cargas mecánicas, el rango de temperaturas, los productos químicos y otras condiciones, lo que le ayudará a determinar las propiedades necesarias del material.
El siguiente paso es evaluar las propiedades del material, como la resistencia, rigidez, conductividad eléctrica, aislamiento y conductividad térmica, para encontrar el más adecuado para el producto.
A continuación se realiza un análisis de costes para tener en cuenta la repercusión de los costes de material en el presupuesto del proyecto, siendo factores importantes el mantenimiento a largo plazo, la sustitución y la pérdida de rendimiento.
El respeto por el medio ambiente también es un factor esencial, y la elección de materiales ecológicos puede contribuir a la competitividad en el mercado.
Las pruebas prácticas y la verificación también son esenciales. Se colocan muestras o prototipos en escenarios de aplicación simulados para evaluar el rendimiento del material.
Por último, antes de seleccionar un material de interfaz termoconductor, se puede pedir consejo a un experto profesional en ciencia de materiales o a un ingeniero, y realizar una evaluación de los riesgos del material, incluidos los posibles problemas y desafíos, para evitar que los posibles problemas afecten al calendario del proyecto.
Tendencias futuras en materiales de interfaz térmica
Los materiales de interfaz térmicamente conductores se utilizan para conducir y gestionar el calor. Se utilizan habitualmente en ámbitos como los dispositivos electrónicos, los sistemas de iluminación y el almacenamiento de energía, y a medida que el sector sigue evolucionando, también lo hacen los materiales; a continuación se indican posibles tendencias en el desarrollo de los materiales:
En primer lugar, una mayor conductividad térmica. En el futuro, los materiales de interfaz térmica tendrán una mayor conductividad térmica para proporcionar una transferencia de calor adecuada, seguida de versatilidad y personalización para una mejor adaptación al rendimiento. Con la aplicación de la nanotecnología, el rendimiento de los materiales de interfaz térmica también puede mejorar aún más. La protección del medio ambiente y la sostenibilidad también son cada vez más importantes, por lo que los siguientes avances se centrarán más en el uso de materiales reciclados: menor impacto ambiental y fácil reciclado. Por último, con la creciente preocupación por la salud y la seguridad humanas, la investigación en materiales de interfaz térmica se orientará hacia materiales con baja volatilidad, no tóxicos y emisivos. Estas tendencias se ven influidas por los avances científicos y tecnológicos, los requisitos de las aplicaciones y las normativas medioambientales, lo que conduce a una innovación y optimización continuas de los materiales de interfaz térmica.
