올바른 열 재료 선택
응용 프로그램에 따라 성능 향상을 위해 한 유형의 TIM을 다른 유형보다 사용할 수 있습니다. 일부는 단단하고 다른 일부는 유연합니다. 일부 TIM은 견고하고 다른 TIM은 위상 간에 변경될 수 있습니다. 표면 사이의 열 전달을 개선하는 데 사용할 수 있는 다양한 열 인터페이스 재료 유형이 있지만 올바른 유형으로 사양을 지정하는 것이 중요합니다.
Learn more about they types of Thermal Interface Materials below:
열 인터페이스 재료 유형 목록:
갭 필러
Gap fillers are a popular interface material type. Gap fillers are elastomeric sheets, typically made from silicone, that contain specialized thermal filler material to increase the overall thermal conductivity of the material. These materials come with a wide range of options, so it’s fairly easy to find a suitable gap filler for a specific application. Gap fillers are typically cut to standard device sizes or customized shapes for specific applications.
다양한 갭 필러 재료 옵션
Gap fillers are probably the most diverse major thermal interface material type. All gap fillers have a base elastomer and a thermal filler mixed in, which include silicone and silicone-free materials. These are just a fraction of options available when selecting a gap filler. Within the same elastomer and filler mix, there are multiple sheet thicknesses, tacky or adhesive options for each side of the sheet, reinforcement materials like fiberglass, and carrier options for protecting the material before application. Some materials can electrically isolate hot devices. Other gap fillers have the ability to absorb electromagnetic interference (EMI). Between all of these options, you could have a hundred options with one material type. This range of options is what makes gap fillers a popular selection when it comes to thermal interface material.허용 오차 스택업 및 갭 필러가 있는 여러 장치 수용
Since gap fillers are made from an elastomeric base material, it has a springy quality to it. This means it can be compressed and can apply pressure proportional to its deflection against the surfaces pressing against it. But instead of an axial spring, it’s an elastic surface that can be compressed varying amounts across its entire surface. This is why gap fillers are so effective in accommodating tolerance stack ups and multiple devices. Gap fillers will yield to varying heights, so if there’s a particular device where the tolerances stack up and have a bit of variance, the gap filler can still effectively connect a device to a heat sink. And it doesn’t need to be just one device, it could be multiple devices that need to connect to a single heat sink. With gap fillers, it’s possible.
어느 정도 재사용 가능한 열 인터페이스 재료
갭 필러는 어느 정도의 재사용성을 가지고 있습니다. 엘라스토머이기 때문에 이러한 열 인터페이스 재료는 제자리로 다시 튀어나올 수 있습니다. 너무 많이 밀면 갭 필러에 소성 변형이 발생하여 원래 두께를 완전히 회복할 수 없습니다. 따라서 우리가 그 범위 내에 머무르면 갭 필러를 다시 사용할 수 있습니다. 갭 필러에 접착면이 있으면 잘 벗겨지지 않아 재사용 능력이 제한 될 수 있습니다. 접착제 또는 끈적 끈적한 표면은 또한 떠 다니는 모든 입자를 찾을 수있는 기괴한 능력을 가지고 있으므로 갭 필러의 제거 및 재설치가 깨끗하고 통제 된 환경에 있지 않으면 표면이 더러워 질 수 있습니다.
열전달 그리스
Thermal grease is a grease specially designed to have a high thermal conductivity. Most thermal greases are silicone based with small thermally conductive filler particles that increase the overall conductivity of the mixture. There are silicone-free greases on the market for applications that are sensitive to silicone. Applications that are concerned with the wettability and adhesion of surfaces that may come in contact with a thermal grease would benefit from using a silicone-free compound.널리 사용 가능하고 일반적인 응용 분야 선택
Thermal grease is easy to acquire, making it popular for DIY projects or smaller quantity prototype or production runs. For applications that require consistency from one product to the next, it’s relatively simple to create a template for screening on thermal grease. This makes application specific grease patterns simple and cost effective. Other thermal interface materials require die cutting to produce custom shapes.낮은 계면 저항, 평평한 표면에 이상적
Applying pressure to thermal grease between two surfaces forces the grease to shear and spread thin between those surfaces. Minimizing the material thickness between the surfaces minimizes the thermal resistance your interface material will impose on heat transfers. This makes thermal grease ideal for flat and smooth surfaces. Rougher or more detailed surfaces with different heights have small pockets where the grease can’t quite fill, which is why other thermal interface materials like gap fillers were designed.Under Pressure: Spring Force Required
열 그리스에는 스프링이 장착된 장착력이 필요합니다. 서멀 그리스가 가열되면 약간 흐르고 얇아질 수 있습니다. 두 표면이 일관되게 접촉하고 그리스를 압축하려면 탄력적인 힘을 사용하여 그리스를 바른 표면을 장착하는 것이 가장 좋습니다.
Ginger Handling Required
Like any other grease, thermal greases can be tricky to clean up and keep contained well. In smaller quantities, grease is kept in tubes and syringes, allowing for more control over application. Larger quantities of thermal greases come in containers with big lids and applying grease from a open tub can make a mess.그리스는 재사용할 수 없습니다.
While there are many great things about thermal grease with is flexibility and ease of application, it comes with the drawback of not being reusable. After the grease is compressed and thins out, the grease can dry out and prevent reuse. Any attempt to reuse the grease is crumbly mess which will not meet earlier performance. The only way to get the same performance as before is to reapply fresh thermal grease. This is why manufacturers thermal solutions with thermal grease pre-screened on heat sinks in order to provide a consistent amount of grease along with a grease cover, to protect the grease until ready for installation.열 패드 및 필름
열 패드와 필름은 한 표면에서 다른 표면으로 열을 전도하는 데 사용되는 얇은 재료입니다. 이 인터페이스 재료는 핫 스폿에서 멀리 떨어진 열 방출에도 이상적입니다. 몇 개의 열 패드와 필름을 제외한 모든 것은 유연한 재료입니다. 갭 필러와 마찬가지로 열 패드, 필름 및 호일은 일반적으로 표준 장치 크기 또는 특정 응용 분야에 맞게 맞춤화된 모양으로 절단됩니다.
Thermal Pads are typically made from a higher durometer silicone-based material than gap fillers. Like gap fillers, silicone pads also doped with more conductive materials like aluminum oxide or boron nitride. Additionally, thermal pads are reinforced by fiberglass or another material to increase tear resistance of the material. This makes thermal pads a robust and compliant replacement for thermal interface hardware.
Thermal films are commonly made of polyimide, a transparent thermoset polymer that has great electrical isolation properties. You’ll also hear it referred to as its brand name Kapton. Films can be made from other materials, like graphite, which we’ll get into in a moment.
전기 절연
Not all thermal pads and films are considered electrically insulating. For those that are electrically insulating, they’re becoming a more popular option than insulating hardware because of their flexibility, lightweight, and extremely thin properties. This is especially advantageous for consumer electronics that continue to pack more power and components into thinner devices. If you’ve got high power applications and require some level of flexibility or compliance with your thermal interface material, thermal pads or thermal films are the preferred choice.흑연 패드 및 필름
흑연 필름은 열 패드 또는 필름의 일반 규칙에 대한 예외입니다. 흑연 패드는 그래핀 시트 스택으로 만들어지기 때문에 시트 내에서 함께 결합된 탄소 원자 사이에서 열과 전기가 쉽게 이동합니다. 그래핀 시트는 탄소 결합이 이미 그래핀 평면에서 만들어지고 그래핀 평면을 따라 열을 퍼뜨리는 데 탁월하지만 흑연 필름은 다른 필름 및 패드에 비해 상대적으로 섬세하고 부서지기 쉽습니다. 또한 전자가 흑연 구조를 통해 쉽게 이동할 수 있기 때문에 전기적으로 절연되지 않습니다.
While that being said, graphite interface materials can effectively replace thermal pastes or greases. Graphite materials are a useful material when your application doesn’t reach melting temperatures of phase change materials. Graphite materials have high temperature resistance, so they can be used in applications at temperatures beyond 200°C. At extreme temperatures, beyond 200°C, placing graphite films in a vacuum environment should be considered. This will prevent oxidation of the carbon within the graphite films. graphite films to be used for EMI shielding up to the GHz range, with superior attenuation.
이 필름은 압력으로 인해 흑연이 접촉하는 각 표면에 달라붙을 수 있기 때문에 재사용할 수 없습니다. 흑연 패드로 연결된 표면이 서로 제거되면 흑연 패드는 표면에 달라붙지만 패드의 개별 그래핀 층을 따라 벗겨집니다.
열 패드 및 필름의 재사용성
일부 패드에는 실리콘이 포함되어 있기 때문에 갭 필러 열 인터페이스 재료와 유사하며 특정 지점을 지나 압축하면 약간 압축된 상태를 유지합니다. 다행스럽게도 대부분의 열 패드는 경도가 높고 패드의 모양과 두께를 변형하는 데 많은 힘이 필요합니다. 따라서 열 패드는 이상적인 재사용 가능한 열 인터페이스 재료입니다.
필름은 재사용성을 고려할 때 하드웨어와 비슷합니다. 일반적으로 감열 필름이 그대로 있고 구겨지지 않은 경우 감열 하드웨어만큼 재사용이 가능합니다. 필름이 구겨지면 원치 않는 공기 주머니가 생길 수 있습니다.
열 테이프
Thermal Tape is a common interface material. Thermal tapes are adhesive on one or both sides so can either stick to just one surface, or join two surfaces together. This is typically done with a pressure sensitive adhesive that you need to compress between surfaces to get the mechanical bond a thermal tape can provide. The biggest difference between thermal tapes and your everyday, run-of-the-mill double-sided tapes is that they are specially formulated using high thermal conductivity fillers and polymers. There are thermal tapes that are just an adhesive. They’re placed on a liner or carrier to keep them in a sheet or roll before they make they’re way to their application. These baseless thermal tapes can be tricky to manipulate and apply correctly if not cut and handled properly. If any part of the thermal tape starts sticking to something, it can be difficult to remove the tape without stretching the adhesive. This is why a good portion of thermal tapes have a base material. These carriers are usually a thermally conductive film with the adhesive applied to one or both sides.나사를 잃어버릴까 걱정하지 마세요
열 테이프는 일반적으로 함께 장착하는 소형 장치 및 방열판용 하드웨어 장착 필요성을 줄일 수 있습니다. 이는 보드를 설계하고 회전시킨 후 보드에 있는 작은 장치에 약간의 열 관리가 필요한 경우에 특히 유용합니다. 하드웨어를 장착할 공간이 없을 수도 있지만 열 테이프를 사용하여 장치에 방열판을 붙일 수 있습니다.세상의 무게
표면에 적용하려는 고강도 응용 프로그램이나 방열판이 있는 경우 응용 프로그램에 대한 열 테이프를 재고할 수 있습니다. 더 큰 방열판의 무게는 열 테이프의 기계적 강도를 압도할 수 있습니다. 높은 수준의 진동이나 충격은 감열 테이프의 접착력을 압도할 수도 있습니다. 열 테이프는 일정 수준의 기계적 강도를 가지며 핀치에 적합하지만 일반적으로 거친 응용 분야에서 최상의 열 인터페이스 선택은 아닙니다. 열 테이프로 더 작은 응용 분야를 고수하십시오.난 너에게 붙어있어
열 테이프는 작업을 수행하는 경우 재사용할 수 없습니다. 그들은 당신이 그들을 고수하고 놓아주지 않는 것에 집착하기를 원합니다. 접착제를 가열한 다음 표면을 떼어내어 열 테이프로 어셈블리를 분해하는 것과 같은 트릭이 있습니다. 또는 일부 접착제는 표면의 잔류물을 제거하는 데 도움이 되는 일종의 솔벤트 또는 세척제가 필요하여 테이프의 접착력을 손상시킵니다. 적용된 표면에서 열 테이프를 벗겨내면 일반적으로 고르지 않고 향후 응용 분야를 위한 열 인터페이스 재료로서 비효율적입니다. 표면을 청소하고 새 테이프를 붙여야 합니다. 그러나 감열 테이프는 적용하기가 매우 쉽기 때문에 재작업이나 유지 보수가 필요한 응용 분야에 대해 감열 테이프를 반드시 배제하는 것은 아닙니다.
절연 하드웨어
하드웨어 형태의 열 인터페이스 재료는 일반적으로 높은 열전도율과 전기 절연 특성을 위해 사용됩니다. 일부 하드웨어는 부싱 또는 베어링 표면으로도 사용됩니다. 열 인터페이스 절연 하드웨어는 다른 TIM에 비해 기계적 안정성과 더 높은 온도 저항으로 알려져 있습니다.절연 하드웨어 재료
산화알루미늄, 질화알루미늄, 산화베릴륨과 같은 열전도성 세라믹은 저렴하고 개별 하드웨어 구성 요소로 제조하기 비교적 쉽기 때문에 일반적으로 사용됩니다. 자연적으로 발생하는 광물인 운모는 시트의 평면을 통해 전도성이 우수한 시트와 같은 구조를 가지고 있습니다. 운모는 널리 사용 가능하고 가공하기 쉽기 때문에 전기 절연과 열 전도성 하드웨어 구성 요소와 관련하여 널리 사용되는 재료 선택이기도 합니다. 하드웨어는 나일론, PTFE 충전 아세탈 또는 디알릴 프탈레이트와 같은 플라스틱으로 제조할 수도 있습니다. 하드웨어 절연에 사용되는 플라스틱은 높은 절연 강도와 우수한 열 및 화학적 안정성이 필요합니다.
수정 및 사용자 정의에 유연하지 않음
하드웨어는 특히 세라믹 TIM 하드웨어에 사용될 모양으로 제작해야 합니다. 대부분의 하드웨어는 장치에 따라 다르거나 매우 특정한 치수에 맞게 만들어졌습니다.The ceramics need to shaped for the device it will be used for and include proper lead and mounting holes before it’s fired. Otherwise, post machining would be required. Machining ceramics can be difficult and potentially hazardous. Ceramics are brittle and require delicate handling when machining and in the case of beryllium oxide, special precautions must be utilized to protect against inhalation of any particulates. Small particles of beryllium oxide are toxic when inhaled into the lungs. So all in all, it’s much easier to make ceramics the shape you need right from the get go and not after.
Plastics are a little more forgiving than ceramics when it comes to machining. Since most of these pieces are injection molded or extruded and cut to length, post processing typically isn’t required. But you may have an application that needs something a little different. In these cases, it tends to be easier to fabricate plastic insulating hardware in the final shape required since machining plastic can come with its own complications. Most machining processes heat up the plastic and cause unwanted deformation and warping. Some plastics can catch fire. Others may be too brittle and snap. In general, it’s best to get the shape you need for your plastic insulating hardware right when you purchase them.
다른 사람들과 잘 어울린다.
대부분의 하드웨어는 탄성이나 압축성이 거의 없기 때문에 다른 열 인터페이스 재료와 함께 사용됩니다. 표면이 매우 매끄럽지 않은 경우 절연 하드웨어와 함께 더 잘 호환되는 재료를 사용하여 표면 사이의 공극을 제거할 수 있습니다. 특정 응용 분야에 필요한 수준의 전기 절연이 없을 수 있는 열 그리스는 에어 갭을 최소화하기 위해 하드웨어의 양쪽에 배치됩니다. 이것은 높은 열전도율과 표면 사이의 높은 전기 절연을 모두 응용 분야에 제공합니다. 어떤 경우에는 갭 패드 또는 갭 필러와 같은 재료를 하드웨어와 함께 사용해야 하며, 특히 응용 분야에 충격 및 진동 문제가 있을 수 있는 경우 더욱 그렇습니다. 이러한 상황에서는 절연 하드웨어 열 인터페이스 재료가 다른 열 인터페이스 재료 유형과 함께 사용하는 것이 가장 좋습니다.재사용 가능한 하드웨어
Hardware, so long as it’s not broken, can be reused like any other hardware. Simply remove from one application carefully and install the hardware into a new assembly. Though if you’re using hardware in conjunction with another thermal interface material like grease, the grease would need to be cleaned off and replaced for the new application of the hardware.상 변화 물질
Phase change material is an interesting thermal interface material type. It’s composed of a wax substance that has a specific melting temperature, typically between 50-65°C. While the material is transitioning from a solid to a liquid, the temperature of the material stays consistently at its melting temperature as is absorbs heat. This provides excellent temperature control between surfaces. Once the phase change material absorbs its latent heat of fusion, the energy it takes to completely melt the solid, then the phase change material will start to increase temperature while in its liquid state.
Many phase change materials are deposited onto a highly thermally conductive base material that is also installed in the application. Some use a thermal film or aluminum foil to hold the material before and while it’s installed. Other phase change materials have films on both sides so as you install the waxy material, the films from both sides are removed, leaving just the phase change material between the surfaces.
구석구석에 잠입
상 변화 물질이 특정 온도를 초과하여 가열되면 녹아서 그 사이의 표면 사이의 기존 구석 구석으로 흘러 들어갑니다. 상 변화 열 인터페이스 재료는 가장 작은 공기 주머니도 제거하고 표면 사이에 매우 낮은 인터페이스 저항을 제공합니다. 따라서 상 변화가 처음 녹은 후에는 열을 전달하는 표면 사이에 일관되게 낮은 열 저항을 기대할 수 있습니다.Mitigating Rough Patches
상 변화 물질은 액체로 변하기 때문에 다른 열 계면 물질이 도달할 수 없는 좁은 공간으로 들어갈 수 있습니다. 이것은 또한 거친 표면을 쉽게 처리할 수 있음을 의미합니다. 결함이 있는 표면, 거친 반점 또는 완벽하지 않은 표면은 열 전달을 위해 상 변화 재료를 사용하는 것이 도움이 될 수 있습니다. 갭 필러는 여전히 큰 높이 차이에 대한 최선의 선택입니다. 갭 필러가 할 수 있는 것과 동일한 부피를 차지하기 위해 많은 양의 상 변화 물질을 추가해야 합니다.스프링을 사랑해야합니다
서멀 그리스와 마찬가지로 상 변화 물질은 표면 사이에 처음 도포된 후 얇아집니다. 왁스가 녹아서 사용 가능한 공극을 채우면 해당 재료는 이제 표면 결함이 되어 더 이상 재료의 두께에 추가되지 않습니다. 이것이 상 변화 재료를 스프링 장착 방법과 함께 사용해야 하는 이유입니다. 스프링 힘은 액체 상태에 있는 동안 상 변화 물질을 압축합니다. 힘은 재료를 얇게 만드는 데 도움이 되며 인터페이스 저항도 감소합니다. 이 모든 것이 표면 사이의 열 전달을 개선하는 데 도움이 됩니다.
상 변화 물질 교체 시 손쉬운 세척
열 그리스와 마찬가지로 상 변화 물질은 재사용이 불가능할 뿐만 아니라 그리스처럼 청소할 수 있는 엉망이 아닙니다. 그리스와 달리 상 변화 물질은 냉각되면 더 단단한 형태로 되돌아가므로 표면을 더 쉽게 긁어낼 수 있습니다. 이소프로필 알코올과 같은 일반적인 세정액은 표면을 달리 처리할 필요 없이 상 변화 물질과 같은 왁스를 제거하는 데 사용할 수도 있습니다.
열 에폭시
열 에폭시는 가장 견고한 열 인터페이스 재료입니다. 열 에폭시가 다른 에폭시와 다른 점은 수지와 혼합된 열 전도성 필러입니다. 일부 에폭시는 열전도성 세라믹 입자를 사용하고 다른 에폭시는 작은 금속 입자를 사용합니다. 다른 에폭시와 마찬가지로 표면을 함께 결합하기 위해 혼합하고 적용할 수 있는 한 부분과 두 부분으로 된 수지가 있습니다. 사용되는 에폭시의 유형은 일반적으로 함께 결합되는 재료에 따라 다릅니다.
많은 재료의 힘으로
에폭시는 대부분의 다른 열 인터페이스 재료가 하지 않는 일을 합니다. 열 에폭시는 경화되는 표면 사이에 강한 기계적 결합을 생성합니다. 이를 통해 열 에폭시는 열 인터페이스 재료와 장착 방법이 될 수 있습니다. 경우에 따라 이는 제품 또는 응용 프로그램에 사용되는 장착 하드웨어의 양을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 이것이 우리가 에폭시 결합 방열판이라고 하는 에폭시로 방열판을 만들 수 있는 이유입니다.
잠재적인 배송 제한 사항
열 에폭시는 재사용할 수 없습니다. 다른 에폭시와 마찬가지로 열 에폭시를 설정하면 표면에 형성되어 부착되는 고분자 결합이 쉽게 끊어지지 않습니다. 그렇기 때문에 열 에폭시가 적합하다고 결정하기 전에 제품에 대해 수행해야 할 수 있는 재작업의 양을 고려해야 합니다. 에폭시 표면이 있는 장치를 유지 관리해야 하는 경우 방열판을 둘러싸는 데 어려움을 겪고 제거하는 데 더 어려움을 겪을 것입니다.
특정 경화 수지를 제거할 수 있는 솔벤트가 시중에 나와 있지만 일반적으로 실험실이나 작업장에서는 볼 수 없는 특수 제품입니다. 때로는 쇼에 에폭시 결합을 가져와서 함께 에폭시 처리한 것을 톱질하거나 밀링해야 합니다. 에폭시 결합의 한쪽에 섬세한 회로 기판이 있는 경우에는 확실히 바람직하지 않습니다.
에폭시가 경화되기 전에 에폭시 결합 표면의 방향을 바꾸고 다시 장착할 수 있는 약간의 공간이 있습니다. 이 시간은 사용 중인 에폭시의 온도, 습도 및 경화 시간에 따라 다릅니다. 무언가를 다시 해야 하는 경우 일반적으로 경화되지 않은 에폭시를 청소하는 것이 더 쉽기 때문에 에폭시를 혼합하기 전에 무엇을 하고 있는지 확인하고 에폭시가 경화되기 시작할 때까지 확인해야 합니다.
많은 재료의 힘으로
열 에폭시를 구성하는 수지와 경화제에는 상당히 휘발성 화학 물질이 포함될 수 있습니다. 그렇기 때문에 경화되지 않은 에폭시를 배송할 때 배송 제한이 있을 수 있습니다. 경화되지 않은 열 에폭시는 항공 운송 회사가 관리하기를 원하지 않는 위험을 수반할 수 있기 때문에 육로로 운송해야 할 수 있습니다.
Next Steps: Reach Out to Boyd for Help in Selecting Your Interface Material
Contact Boyd to discuss your application and assess the thermal interface material options best suited for you.
