Selecteren en aanbrengen van Thermische Interface Materialen

Tips voor de selectie en het toepassen van thermisch geleidende materialen.

Blog

5 tips voor de selectie en het toepassen van thermisch geleidende materialen

In dit artikel gaan we wat dieper in op het selecteren en toepassen van thermisch geleidende materialen ofwel Thermal Interface Materials (TIM). Het selecteren van het juiste TIM kan niet alleen op basis van een product informatieblad. Het is een complex proces waarbij moet worden overwogen hoe het product moet worden aangebracht in een productieomgeving en het testen van het product in de uiteindelijke toepassing.

 

Het selecteren van het juiste type TIM voor een elektronische component en de voorspelde bedrijfsomstandigheden is verre van eenvoudig, en eenmaal geselecteerd, is het van vitaal belang om ervoor te zorgen dat het TIM naar tevredenheid blijft presteren gedurende de verwachte levensduur van het product. Om dit vast te stellen, moeten de prestaties van het apparaat of de thermische weerstand tussen het apparaat en het koellichaam opnieuw worden gemeten na versnelde veroudering of met omgevingstests die de praktijkomstandigheden simuleren. Alleen op deze manier kunt u er zeker van zijn dat het geselecteerde TIM echt geschikt is.

 

1. Het belang van de aanbreng-methode
Bij het kiezen van een product voor thermisch management moet altijd rekening worden gehouden met de methode van aanbrengen in een productie omgeving omdat de dikte en uniformiteit van een thermisch grensvlakmateriaal een dramatisch effect kan hebben op de effectiviteit van de warmtegeleiding. Een product dat is getest onder toepassingsomstandigheden in het laboratorium, gedraagt ​​zich daarom mogelijk niet op dezelfde manier als een materiaal dat in de productie wordt toegepast. Om deze reden is de meest geschikte keuze op papier misschien niet de beste keuze als u rekening houdt met de wijze waarop het wordt aangebracht, handmatig of volledig geautomatiseerd.

2. Thermische weerstand van TIM 

Thermische weerstand is niet alleen afhankelijk van de thermische geleidbaarheid van de bulk, het houdt ook rekening met de prestaties van het product in de daadwerkelijke gebruiksomstandigheden door ook rekening te houden met de laagdikte en de contactweerstand op de twee interface-oppervlakken. De meest gebruikelijke manier om de prestaties van een thermisch geleidend product te evalueren, is door de thermische weerstand tussen component en koellichaam te controleren, met en zonder het toegepaste TIM. Een andere veelgebruikte methode is het meten van de bedrijfstemperatuur van het apparaat of onderdeel, met en zonder het toegepaste TIM.


3. De invloed van viscositeit 

De aanvankelijke viscositeit van een materiaal voor thermal management kan de applicatiemethode beïnvloeden. Bij zeefdruk regelt de maaswijdte bijvoorbeeld de dikte van de aangebrachte pasta. Als de pasta te stroperig is, kan deze zich niet goed over de zeef verspreiden en kan het zijn dat de gewenste dikte niet wordt bereikt. Evenzo, bij doseertoepassingen, als het product een te lage viscositeit heeft, kan het zich te goed verspreiden en in ongewenste gebieden vloeien.
 

Tijdens gebruik zal de manier waarop een materiaal reageert op afschuifkrachten bepalen hoe het product zich gedraagt onder veranderende temperatuuromstandigheden, waarbij het zogenaamde pump-out effect op kan treden. De viscositeit zal afnemen met toenemende afschuifkrachten. Het effect van afschuiving kan optreden tussen twee oppervlakken, die uitzetten en krimpen bij temperatuurveranderingen, door een groot verschil in uitzettingscoëfficiënt, een zogenaamd CTE mismatch, kan dit uitpompeffect vergroten.

 

4. De invloed van vibratie op de keuze voor Thermal Interface Materialen

Vibraties kunnen bij bepaalde toepassingen een groot probleem zijn. Net als het uitpompeffect veroorzaken trillingen een fysieke verandering en daarmee kan een verandering in de positie van het TIM optreden. Dit geldt zeker voor situaties waarbij het niet volledig is omsloten en kan leiden tot een verminderde efficiëntie van warmteoverdracht in de loop van de tijd door luchtinsluitingen. Bij spleet vullende toepassingen kunnen de effecten van trillingen veel groter zijn, vooral als het product een niet-uithardende pasta of compound is. Als trilling testen nodig zijn voor de printplaat, moeten deze tests zeker worden herhaald met het gekozen TIM om ervoor te zorgen dat er geen significante veranderingen worden waargenomen tijdens de verwachte levensduur van het apparaat.

 

5. Top 5 tips voor succes

Als een thermisch interface product niet vóór gebruik wordt getest, kunnen de eindprestaties van uw product heel anders zijn dan u had verwacht. De volgende punten zijn essentieel voor een succesvol thermisch management proces:

  1. Houd rekening met alle invloedrijke externe omstandigheden – temperatuur, trillingen, enz.
  2. Bepaal het ideale productieproces voor de geproduceerde volumes.
  3. Kijk kritisch naar het PCB ontwerp – voor TIM-toepassingen, zorg ervoor dat de interface-gap niet te groot is.
  4. Houd rekening met de op PCB aanwezige materialen; zijn er gevoelige materialen aanwezig? Hoge CTE-waarden?
  5. Testen, testen, testen! Selecteer de meest geschikte producten op basis van de vereiste warmteoverdracht en houd rekening met bovenstaande punten. Test altijd in eindgebruiksomstandigheden of simuleer deze zo goed mogelijk!

 

Deze blog werd geschreven door onze leverancier Electrolube. Het originele artikel kunt u hier vinden. 

Hoe kunnen we u helpen?

Heeft u vragen over onze producten of over bepaalde toepassingen? We helpen u graag verder om de juiste chemie te vinden voor uw toepassing. U kunt ons telefonisch bereiken via +31 (0) 172 436 361.

Neem contact met ons op
To Top