Από CPU σε IGBT: Οδηγός Επιλογής Θερμικής Αγωγιμότητας Πάστα και Βελτιστοποίησης Θερμικής Διαχείρισης

Με τη συνεχή αύξηση της πυκνότητας ισχύος των ηλεκτρονικών συσκευών, η αποτελεσματική θερμική διαχείριση έχει καταστεί βασικός παράγοντας για τη διασφάλιση της αξιοπιστίας και της απόδοσης του συστήματος. Από την κεντρική μονάδα επεξεργασίας (CPU) των προσωπικών υπολογιστών έως τα IGBTs στον τομέα της ηλεκτρονικής ισχύος, εάν η θερμότητα που παράγεται από τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα κατά τη λειτουργία δεν μπορεί να διαχέεται άμεσα, η θερμοκρασία θα αυξηθεί απότομα, γεγονός που θα επηρεάσει την απόδοση του εξοπλισμού, θα μειώσει τη διάρκεια ζωής του και ακόμη και θα προκαλέσει δυσλειτουργίες.

Η θερμική αγώγιμη σιλικόνη είναι ένας κοινός τύπος θερμικού υλικού διασύνδεσης, το οποίο χρησιμοποιείται ευρέως στα συστήματα ψύξης διαφόρων ηλεκτρονικών συσκευών λόγω της εξαιρετικής θερμικής αγωγιμότητάς του, της εύκολης εφαρμογής και των πλεονεκτημάτων κόστους. Ωστόσο, ως απάντηση στις διαφορετικές απαιτήσεις διαφορετικών σεναρίων εφαρμογής, ο τρόπος επιστημονικής επιλογής και χρήσης θερμικής αγώγιμης σιλικόνης για την επίτευξη καλών αποτελεσμάτων θερμικής διαχείρισης παραμένει μια πρακτική πρόκληση για τους μηχανικούς.
Η θερμική αγώγιμη σιλικόνη είναι ένα υλικό σύνθετου τύπου πάστας που αποτελείται από μια οργανική μήτρα πυριτίου και ένα αγώγιμο πληρωτικό. Η αρχή λειτουργίας του είναι να γεμίζει τα μικροσκοπικά κενά μεταξύ της ψύκτρας και του θερμαντικού στοιχείου, να αφαιρεί τον αέρα μεταξύ των διεπαφών και να δημιουργεί ένα αποτελεσματικό κανάλι αγωγής θερμότητας. Οι βασικοί δείκτες απόδοσης της θερμικής αγώγιμης σιλικόνης περιλαμβάνουν τη θερμική αγωγιμότητα (συνήθως κυμαίνεται από 1,2 έως 25 W/m·K), τη θερμική αντίσταση (επηρεάζεται σημαντικά από το πάχος και την περιοχή επαφής), το εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας (-40°C έως 200°C), τη διηλεκτρική αντοχή (σημαντική για εφαρμογές μόνωσης) και τις ρεολογικές ιδιότητες όπως το ιξώδες και η θιξοτροπία. Επιπλέον, η σταθερότητα της απόδοσης κατά τη μακροχρόνια χρήση, συμπεριλαμβανομένης της αντοχής στη γήρανση, την ξήρανση και την ικανότητα άντλησης, είναι επίσης ένας παράγοντας που πρέπει να ληφθεί υπόψη στις πρακτικές εφαρμογές.

Η θερμική αγώγιμη σιλικόνη είναι ένα βασικό υλικό για τη θερμική διαχείριση σε ηλεκτρονικές συσκευές. Η σωστή επιλογή και εφαρμογή αυτού του υλικού έχει σημαντικό αντίκτυπο στην απόδοση και την αξιοπιστία των συσκευών. Στο μέλλον, καθώς η πυκνότητα ισχύος των ηλεκτρονικών συσκευών συνεχίζει να αυξάνεται και τα σενάρια εφαρμογής γίνονται πιο ποικίλα, η τεχνολογία της θερμικής αγώγιμης σιλικόνης θα αναπτυχθεί προς υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα, καλύτερη σταθερότητα και μεγαλύτερη νοημοσύνη.