كيفية تطبيق الشحوم السيليكون الحراري بشكل صحيح

مع عودة الحلول الحرارية الملحومة لسلسلة إنتل 9 الراقية ، اكتسبت الشحوم السيليكون الحراري (وليس هلام السيليكون!) الاهتمام مرة أخرى بين عشاق الكمبيوتر. اليوم ، دعونا نركز على المعرفة الأساسية حول الشحوم السيليكون الحراري.

نعلم أنه سواء كانت أسطح وحدة المعالجة المركزية أو وحدة المعالجة المركزية أو غرفة التبريد الملامسة لها ، فهي بعيدة كل البعد عن السلاسة أو المسطحة أو النقية كما قد نتخيل. عندما تتلامس أسطح غرفة التبريد والرقاقة ، فهي غير متساوية ، مع العديد من الأخاديد أو الفجوات المليئة بالهواء. يتميز الهواء بموصلية حرارية ضعيفة ، لذلك هناك حاجة إلى مادة أخرى لتقليل المقاومة الحرارية ؛ وإلا ، فإن أداء غرفة التبريد سيتعرض للخطر بشكل كبير ، وقد لا يتبدد الحرارة بشكل فعال.

لمعالجة هذه الفجوات بين أسطح التلامس ، تدخل مواد الواجهة الحرارية في اللعب. دورهم هو ملء الفجوات المختلفة بين سطحي الاتصال ، وزيادة مساحة الاتصال بين مصدر الحرارة وغرفة التبريد.شحم سيليكون حراريهي واحدة من مواد الواجهة الحرارية الأكثر شيوعًا.

كطبقة وسيطة بين غرفة التبريد ورقائق وحدة المعالجة المركزية/وحدة المعالجة المركزية ، يجب أن تمر الحرارة عبر شحوم السيليكون الحراري لنقلها الفعال إلى غرفة التبريد. لذلك ، فإن جودة شحوم السيليكون لها تأثير حاسم على نظام الإدارة الحرارية بأكمله. على الرغم من سعي المتحمسين الدؤوب لغرفة التبريد ، كان هناك نقص في الفهم الكافي لشحوم السيليكون الحراري من قبل الكثيرين.

ما هو شحوم السيليكون الحراري ؟

في الأدبيات الدولية والمحلية حول منتجات شحوم السيليكون الحرارية ، يطلق عليها أحيانًا المعجون الحراري أو المركب الحراري. باللغة الإنجليزية ، يمكن الإشارة إلى شحم السيليكون الحراري بطرق مختلفة ، مثل الشحوم الحرارية أو المركب الحراري أو المعجون الحراري. للراحة ، سنستخدم "شحوم السيليكون الحراري" كمصطلح عام ، يختصر أحيانًا باسم "شحوم السيليكون" عند الإشارة إلى منتجات معينة.

بالمعنى الدقيق للكلمة ، شحوم السيليكون الحراري هو نوع واحد فقط من شحوم السيليكون. هناك أنواع أخرى ، مثل الشحوم السيليكونية العازلة ، الشحوم السيليكونية المشتتة ، الشحوم السيليكونية الشفافة بصريًا ، إلخ. الشحوم السيليكون ، وغالبا ما يشار إليها باسم مسغ الصناعة ، لديها تطبيقات واسعة في العزل الكهربائي ، تزييت ، الافراج عن العفن ، منع الصدأ ، الحماية من التآكل ، مقاومة الماء ، مقاومة الصدمات ، وأكثر من ذلك.

شحوم السيليكون هي منتج للمعالجة الثانوية لزيت السيليكون ، يتكون أساسًا من مركبات جزيئية عالية (مركبات السيليكون العضوي) مع ذرات السيليكون في السلسلة الرئيسية. بوليمر السيليكون العضوي الأساسي العالي هو بوليديميتيل سيلوكسان. بوليديميثيل سيلوكسان هو مركب جزيئي عالي يتكون من بلمرة العديد من المونومرات مع الترابط ، وعادة ما يشار إليها باسمسيلوكسان. تشمل الميزة الهيكلية هيكلًا عظميًا أساسيًا مع ذرات سيليكون وأوكسجين متناوبة ، ويتم توصيل كل ذرة سيليكون بمجموعات عضوية. تتميز روابط السيليكون والأكسجين في بوليديميثيل سيلوكسان باستقرار عالٍ ، وتشمل المجموعات العضوية ميثيل ، وألكيل أطول ، وفلوروألكيل ، وفينيل ، وفينيل ، وبعض المجموعات الأخرى.

مكونات مستحضرات التجميل الشائعة هي أساسا نفس المكونات الرئيسية للشحوم السيليكون الحراري ، أي بوليديميثيل سيلوكسان.

تتشاطر الشحوم من السيليكون خصائص مماثلة مع زيت السيليكون ، وتتميز بمقاومة ممتازة للحرارة ، والعزل الكهربائي ، ومقاومة الطقس ، وطارد المياه ، والقصور الفسيولوجي ، والتوتر السطحي المنخفض. Itلديها أيضا معامل درجة حرارة منخفضة اللزوجة وقوة ضغط عالية. إن ثباته الحراري المتميز وثباته التأكسدي يجعله مقاومًا للتدهور حتى عند الأقل درجة مئوية في اتصال طويل بالهواء والأكسدة البطيئة عند التلامس مع الأكسجين والكلور عند ~ درجة مئوية. تعمل بشكل عام في نطاق درجة حرارة يتراوح بين-50 إلى درجة مئوية ، وتُعرض خصائص تزييت جيدة على ركائز مختلفة دون تأثيرات أكالة.

هذه الخصائص تجعل شحوم السيليكون الخيار الأمثل لمواد الواجهة الحرارية. يسمح التوتر السطحي المنخفض بالانتشار جيدًا في الفجوات الموجودة على أسطح الرقاقة وغرفة التبريد. يضمن ثباتها الحراري التشغيل العادي في درجات الحرارة العالية ، ويضمن العزل الكهربائي سلامة المكونات الإلكترونية الأخرى. لتعزيز التوصيل الحراري ، تتم إضافة حشوات وظيفية مثل أكاسيد المعادن ، مما يؤدي إلى شحوم سيليكون حرارية.

سيليكون الشحوم أبيض بشكل طبيعي ، ولكن إضافة مواد حشو مختلفة قد تعطيه ألوان مختلفة ، مثل الرمادي أو الأصفر الذهبي المشترك. في حين أن جودة شحوم السيليكون تساهم في أدائها ، فإن المحدد الأساسي هو الفرق في الحشوات المضافة. مصطلحات مثل الشحوم النانوية من السيليكون والشحوم السيليكونية الماسية تنشأ من هذه الحشوات المضافة.

من الضروري ملاحظة الفرق بينشحوم سيليكونو هلام السيليكون. هلام السيليكون ، كما هو مستخدم في صناعات مثل تكبير الثدي ، ليس له علاقة مباشرة بالشحوم السيليكونية الحرارية.

معايير الأداء من السيليكون الحراري الشحوم

كمادة كيميائية ، شحم السيليكون الحراري لديه العديد من معايير الأداء التي تعكس خصائصه. يمكن أن يساعد فهم هذه المعايير في تقييم أداء منتج شحوم السيليكون الحراري.

1. الموصلية الحرارية:

يتم قياس التوصيل الحراري بالوزن W/m · K (أو W/m · dc) ، وهو ما يمثل قدرة التوصيل الحراري عندما يكون الفرق في درجة الحرارة 1 كلفن (K = dc) يوجد على مسافة متر واحد على طول محور عمود بمساحة مقطعية 1 متر مربع. تشير القيمة الأعلى إلى نقل الحرارة بشكل أسرع وتوصيل حراري أفضل. مواد مختلفة لها موصلات حرارية مختلفة بشكل كبير. المعادن لديها أعلى الموصلية الحرارية ، تليها غير المعادن والسوائل ، مع الغازات الأقل. تعتبر المواد ذات التوصيلات الحرارية الأقل من أو المساوية لـ 8.5 · K مواد عازلة عالية الكفاءة ، في حين تعتبر المواد الأكبر من أو المساوية لـ ، كما تعتبر مواد موصلة عالية الكفاءة. إن المنتجات الحرارية الشائعة للشحوم من السيليكون الحراري أعلى عموما من 1 · K ، حيث تصل المنتجات الممتازة منها إلى 6 x · K أو أكثر-أكثر من توصيل الهواء. ومع ذلك ، بالمقارنة مع المعادن مثل النحاس والألومنيوم ، فإن التوصيل الحراري لشحوم السيليكون الحراري هو فقط حول

2. الموصلية الحرارية:

يشير التوصيل الحراري إلى كمية الحرارة المنقولة عبر مساحة متر مربع واحد في ساعة واحدة مع فرق في درجة حرارة السائل يبلغ 1 درجة مئوية (أو 1 K) في ظل ظروف نقل الحرارة المستقرة. يتم قياسها بـ W/m² · K (أو W/m² · درجة مئوية). من المهم ملاحظة أن الموصلية الحرارية والتوصيل الحراري هما مفهومان متميزان.

3. المقاومة الحرارية:

المقاومة الحرارية تشير إلى مدى فعالية الكائن يعيق التوصيل الحراري. يتم قياسها بـ درجة الحرارة/واط ، مما يمثل الفرق في درجة الحرارة في نهايات مسار التوصيل الحراري عندما تكون طاقة نقل الحرارة المستمر 1 وات. المقاومة الحرارية المنخفضة أفضل ، حيث أنه في ظل نفس درجة الحرارة البيئية والطاقة الحرارية ، تؤدي المقاومة الحرارية المنخفضة إلى انخفاض درجة حرارة جسم التسخين. يعتمد حجم المقاومة الحرارية بشكل كبير على المواد المستخدمة في شحم السيليكون الحراري.

4. اللزوجة:

تقيس اللزوجة المقاومة الداخلية للتدفق داخل السائل. يتم التعبير عنها في الإتزان أو Pa · s من أجل اللزوجة الديناميكية. بالنسبة لشحوم السيليكون الحرارية ، توفر لزوجة حول = بويز انتشارا جيدا ، مما يسمح بالانتشار بسهولة حول الرقاقة & #39؛ سطح تحت ضغط معين مع الحفاظ على لزوجة معينة ، ومنع الشحوم الزائدة من التدفق أثناء الضغط. ومع ذلك ، فإن القليل من منتجات شحوم السيليكون الحراري توفر معلمة الأداء هذه.

5. نطاق درجة حرارة التشغيل:

نظرًا لخصائص شحوم السيليكون نفسها ، فإن نطاق درجة حرارة التشغيل واسع. درجة حرارة التشغيل هي معلمة مهمة تضمن أن الشحوم السيليكونية الحرارية في حالة صلبة أو سائلة. في درجات حرارة عالية بشكل مفرط ، حجم السائل من الشحوم السيليكون.