مع تزايد تصغير وقوة الأجهزة الإلكترونية، أصبح التحكم الحراري الفعال ضروريا للحفاظ على الأداء والموثوقية وعمر الخدمة. يجب نقل الحرارة الناتجة عن مصابيح LED، ووحدات الطاقة، ومكونات أشباه الموصلات، وإلكترونيات السيارات، وغيرها من الأجهزة الإلكترونية بكفاءة بعيدا عن المكونات المولدة للحرارة إلى المبددات الحرارية أو أنظمة التبريد.
ومع ذلك، حتى الأسطح ذات المظهر الأملس تحتوي على شذوذات مجهرية. عند تجميع مكونين معا، يمكن أن تبقى فجوات هوائية صغيرة بينهما، مما يزيد من مقاومة التلامس الحراري ويقلل من كفاءة نقل الحرارة.
هنا يأتي دورمواد الواجهة الحرارية (TIMs)يلعب دور اللعبة.
من بين حلول TIM المختلفة،الجل الموصل الحراري، المعروف أيضا باسم الجل الحراري أو ملء الفجوات الحراري القابل للاستبدال، يوفر مزيجا من النعومة، والتوافق، والقدرة على ملء الفجوات، والتوصيل الحراري. على عكس الوسادات الحرارية الصلبة، يمكن للهلام الحراري أن يتوافق مع الأسطح غير المستوية ويستوعب التغيرات في سمك الفجوة. يمكن أيضا تصرفها مباشرة على المكونات، مما يجعله مناسبا لعمليات التصنيع الآلي.
لكن ما هو بالضبط الجل الموصل الحراري؟ كيف يعمل، وكيف يختلف عن الشحوم الحرارية أو الفوط الحرارية؟ والأهم من ذلك، كيف يجب أن تختار الجل الحراري المناسب لتطبيقك؟
في هذا الدليل، سنشرح خصائص ومبادئ العمل والتطبيقات والمزايا، واعتبارات اختيار الجل الموصل الحراري لمساعدتك على فهم متى ولماذا يمكن استخدامه في إدارة الحرارة.
الجل الحراري (المعروف أيضا باسم الجل الموصل الحراري، جل مشتت الحرارة، جل وحدة المعالجة المركزية وهلام المعالج، إلخ) هو مادة موصلة حراريا تعتمد على السيليكون الشبيهة بالهل، تتكون عن طريق تحريك وخلط وتغليف راتنج السيليكون، وعامل التشابك، والحشو الموصل حراريا وعامل التصلب.
يحتوي على جزء واحد وجزئين من جل السيليكون الموصل حراري. من بينها، ينقسم الهلام الحراري المكون من مكونين إلى مكونين A و B. المكون A يتكون من راتنج السيليكون، عامل الربط المتقاطع والمالئ، بينما يتكون المكون B من راتنج السيليكون، والمحفز، والمالئ. بعد خلط الاثنين ومعالجتهما، يتحول إلى جل سيليكا حراري.
وحدات الطاقة
وحدات IGBT
إضاءة LED
إلكترونيات السيارات
معدات الاتصالات
مصادر الطاقة
الإلكترونيات الاستهلاكية
المعالجات / وحدات معالجة الرسومات
أنظمة تخزين البطاريات والطاقة
معدات التحكم الصناعية
نظرا لأن الهلام الحراري يحتوي على نسبة كبيرة من الحشوات الموصلة حراريا ولزوجة المطاط عالية، فإن الجل الموصل الحراري معرض لفقاعات الهواء أثناء إنتاج وتعبئة أنبوب المطاط. توليد الفقاعات سيؤدي إلى تصلب المطاط وتكوين تجويف، مما يؤثر على مظهر جل نقل الحرارة ويقلل من التوصيل الحراري.
إذا كانت هناك فقاعات في أحد مكونات الجل الحراري المكون من مكونين، فإنها تؤثر أيضا على نسبة الخلط في غراء AB وتؤثر على أداء جميع جوانب المنتج.
أثناء اختبار توزيع الجل الموصل الحراري، إذا كان مخرج الغراء صغيرا جدا، أو كان ضغط البثق أو لزوجة الهلام الموصل للحرارة مرتفعا جدا، سيفيض الغراء من نهاية الخرطوم. أحد الأسباب الرئيسية هو أنه أثناء عصر الغراء بجانب غطاء الذيل، يضغط الغراء أيضا بشكل عكسي على غطاء الذيل. عندما يكون الضغط مرتفعا جدا، لا يستطيع غطاء الذيل تحمل التشوه ويفيض الجسم. الثاني هو أن الهلام الحراري يضغط على أنبوب التعبئة مما يسبب تشوه أنبوب التعبئة وفائضه.
| الميزة | الجل الحراري | الشحوم الحرارية | اللوحة الحرارية |
| الشكل | جل | المعجون | الوسادة الصلبة |
| ملء الفجوات | ممتاز | محدود | جيد |
| الأسطح غير المنتظمة | ممتاز | جيد | محدود |
| التوزيع الآلي | نعم | نعم/محدود | لا |
| قوة الضغط | منخفض | منخفض | متوسط/عالي |
| مرونة السماكة | عالي | مرتفع جدا | ثابت |
| إعادة العمل | يعتمد ذلك على الصياغة | عادة ما يكون سهلا | اهدأ |
| التطبيق | آلية / صرف | الطباعة / الطلاء | التجميع اليدوي |
| الأفضل ل | الفجوات غير المنتظمة والإنتاج الضخم | واجهات رقيقة | الفجوات الثابتة |
يمكن أن يؤدي تسرب أو هجرة الزيت إلى تلوث المكونات المحيطة وقد يؤثر على الموثوقية على المدى الطويل، وذلك حسب التركيبة وبيئة التطبيق.
على الرغم من أن الوسادة الحرارية لها عمر خدمة طويل، إلا أن لديها مقاومة حرارية عالية وتتطلب ضغط عمل أعلى.
يجمع الجل الحراري بين عدة مزايا للشحوم الحرارية والوسائد الحرارية، خاصة في ملء الفجوات، وقابلية التوافق، والصرف الآلي. ومع ذلك، يجب أن يعتمد اختيار المواد على التوصيل الحراري، وسمك الفجوة، ومتطلبات الضغط، وسلوك التصلب وظروف التطبيق.
الجل الموصل حراريا هو شحم سيليكون ممزوج بجزيئات عالية التوصيل الحراري (مثل الألومينا، مسحوق الفضة، إلخ)، ثم من خلال عملية معالجة حرارية لربط السيلوكسان منخفض الوزن الجزيئي، ثم يشكل جل.
ملء الفجوة الحراري هو مادة هلامية بين السائل والصلب. لا يمتلك فقط خصائص استعادة الشكل، وتماسك المادة القوي، ومقاومة عالية للحرارة، واستقرار حراري جيد على المدى الطويل، بالإضافة إلى مقاومته الحرارية المنخفضة جدا مثل شحم السيليكون الموصل الحراري الذي يملأ الفجوات، وله التصاق عالي.
أنتاسجل حراري مكون من مكونيننموذج المنتج
جل تبديد الحرارة ZS-GF-5299Bهو نوع من جل السيليكون الثنائي الشكل ذو التوصيل الحراري عالي التوصيل، ويمكن معالجته بالتسخين ويتميز بأنه كلما ارتفعت درجة الحرارة، كان التصلب أسرع.
هذا العامل الحراري للفجوة لا ينتج أي نواتج ثانوية في تفاعل التصلب. وهو مناسب للمواد والأسطح المعدنية مثل PC، PP، ABS، PVC وغيرها من المواد والأسطح المعدنية، ويمكن استخدامه في بيئة تتراوح بين -40°C و200°C، ويفي بالكامل بمتطلبات توجيهات ROHS وREACH في الاتحاد الأوروبي.
جل حراري مكون واحد / مكون
التوصيل الحراري المخصص
خيارات اللزوجة المختلفة
خيارات تغليف مختلفة
قدرة البحث والتطوير
القدرة الإنتاجية
مراقبة الجودة
OEM / ODM
تركيبة مخصصة
اختيار المنتج
اختبار التطبيقات
توافق الصرف
اختبار العينات
دعم TDS / MSDS
هل تبحث عن مصنع للجل الحراري أو مورد للجل الموصل الحراري؟ تواصل مع جوينتاس للحصول على مواصفات المنتج والعينات.
الهلام الحراري هو مادة ناعمة وقابلة للتوافق مع الواجهة الحرارية (TIM) تستخدم لتحسين نقل الحرارة بين المكونات المولدة للحرارة والمبددات الحرارية أو أسطح التبريد الأخرى. يملأ الفجوات الهوائية المجهرية والشذوذات السطحية، مما يساعد في تقليل مقاومة التلامس الحراري.
يمكن استخدام الهلام الموصل الحراري في تطبيقات مثل إلكترونيات الطاقة، إضاءة LED، معدات الاتصالات، إلكترونيات السيارات، أنظمة التحكم الصناعية، وغيرها من الأجهزة الإلكترونية التي تتطلب تبديدا حراريا فعالا.
لا. الجل الحراري والشحوم الحرارية هما مواد واجهة حرارية، لكن لهما خصائص فيزيائية وخصائص تطبيقية مختلفة.
الشحم الحراري عادة مادة شبيهة بالمعجون مصممة لتشكيل طبقة رقيقة من الواجهة الحرارية، بينما الجل الحراري يكون أكثر ليونة ويمكن تصميمه لملء الفجوات الكبيرة أو غير المتساوية. يمكن أن يكون الهلام الحراري مناسبا أيضا لتطبيقات التوزيع الآلي حيث يتطلب وضع المواد بشكل محكم.
تعتمد المادة المناسبة على عوامل مثل سمك الفجوة، التوصيل الحراري، اللزوجة، طريقة التوزيع، درجة حرارة التشغيل، ومتطلبات التجميع.
تم صياغة العديد من الجل الحراري المعتمد على السيليكون لتوفير عزل كهربائي مع توفير توصيل حراري جيد. ومع ذلك، فإن العزل الكهربائي يعتمد على التركيبة ولا ينبغي افتراضه لكل جل حراري.
عندما يكون العزل الكهربائي مهما، تحقق من البيانات الفنية للمصنع بحثا عن خصائص مثل مقاومة الحجم، وقوة العازل، وثابت العازل قبل اختيار المنتج.
الفرق الرئيسي هو شكلها المادي وطريقة تطبيقها.
الوسادات الحرارية هي مواد صلبة مسبقة التكوين بسماكة محددة، بينما الجل الحراري هي مواد ناعمة وقابلة للاستبدال يمكنها التكيف مع الأسطح غير المستوية واستيعاب التغيرات في سمك الفجوة.
قد يكون الجل الحراري خيارا أفضل عندما:
تختلف سماكة الفجوة عبر التجميع
أسطح التزاوج غير مستوية أو غير منتظمة
يتطلب الأمر كمية مخصصة من المادة الحرارية
يفضل الصرف الآلي
انخفاض إجهاد التجميع مهم
قد تكون الوسادات الحرارية أكثر ملاءمة عندما تكون التركيبات بسماكة ثابتة وبسيطة مطلوبة.
نعم، يمكن تصميم الجل الحراري لملء الفجوات الكبيرة مقارنة بالشحم الحراري التقليدي، لكن الحد الأقصى لسمك الفجوة الموصى به يعتمد على التركيبة المحددة.
عند اختيار ملء الفجوة الحرارية، يجب مراعاة ليس فقط سمك الفجوة الاسمي بل أيضا لزوجة المادة، وسلوك التدفق، وخصائص الضغط، وسلوك التجفيف أو التصلب، والتوصيل الحراري، والثبات طويل الأمد.
بالنسبة للتطبيقات التي تحتوي على فجوات كبيرة أو متغيرة نسبيا، يمكن للجل الحراري القابل للاستبدال أن يوفر مرونة أكبر من الوسادة الحرارية المكونة مسبقا.
نعم. العديد من الهلام الحراري القابل للاستبدال مصمم للصرف الآلي ويمكن دمجه في خطوط الإنتاج.
يمكن أن يساعد الصرف الآلي في التحكم:
حجم التوزيع
وظيفة التقديم
سمك المادة
اتساق الإنتاج
زمن دورة التجميع
ومع ذلك، يعتمد أداء الصرف على لزوجة المنتج، والريولوجيا، والتغليف، وخصائص المعالجة، ومعدات الصرف المستخدمة. يوصى بتقييم الهلام الحراري مع نظام التوزيع المقصود قبل الإنتاج الضخم.
يعتمد ذلك على نوع الجل الحراري.
بعض الجل الحراري مصمم ليبقى طريا ومرنا بعد التطبيق، بينما قد يخضع البعض الآخر للتجفيف أو تغييرات أخرى في الخصائص الفيزيائية. يعتمد الأداء طويل الأمد على التركيبة، ودرجة حرارة التشغيل، والظروف البيئية، وتصميم التطبيق.
عند تقييم الهلام الحراري، انظر إلى ما هو أبعد من التوصيل الحراري الأولي وفكر أيضا في استقراره طويل الأمد، ونزيف الزيت، والانكماش، وتغير صلابته، ومقاومته للتعرض للدرجة الحرارة والبيئة.
التوصيل الحراري الأعلى لا يعني دائما حلا أفضل للواجهة الحرارية.
تعتمد التوصيلية الحرارية المناسبة على الحمل الحراري، وسماكة الواجهة، ودرجة حرارة المكون، ونظام التبريد المتاح، ومتطلبات المقاومة الحرارية العامة.
بالإضافة إلى التوصيل الحراري، فكر في ما يلي:
المقاومة الحرارية
سمك الفجوة
اللزوجة وسلوك التوزيع
نطاق درجة حرارة التشغيل
متطلبات العزل الكهربائي
الضغط أو الإجهاد الميكانيكي
الموثوقية طويلة الأمد
التوافق مع الركائز والمكونات
لهذا السبب، يجب تقييم التوصيل الحراري مع نظام الإدارة الحرارية الكامل بدلا من اعتباره مواصفة مستقلة.
عند اختيار مصنع للجل الحراري، قم بتقييم كل من المادة نفسها والقدرات التقنية والإنتاجية للشركة المصنعة.
تشمل العوامل المهمة:
الأداء الحراري:هل يوفر المصنع بيانات موثوقة عن التوصيل الحراري ومقاومة الحرارة؟
اتساق المنتج:هل يمكن للشركة المصنعة الحفاظ على أداء مستقر بين دفعات الإنتاج؟
دعم التطبيقات:هل يمكن للمورد المساعدة في اختيار المواد وتوزيعها واختبار التطبيق؟
التخصيص:هل يمكن تخصيص التركيبة، اللزوجة، التوصيل الحراري، التغليف، أو خصائص أخرى عند الحاجة؟
مراقبة الجودة:هل لدى الشركة المصنعة إجراءات اختبار ومراقبة جودة مناسبة؟
القدرة الإنتاجية:هل يمكن للمورد دعم كل من اختبار العينات والإنتاج على نطاق واسع؟
الوثائق:هل تتوفر TDS وSDS وتقارير الاختبار وغيرها من الوثائق التقنية؟
قدرة المصنع الأصلي/التصنيع الصناعي:هل يمكن للشركة المصنعة توفير منتجات مخصصة أو حلول ذات علامة تجارية خاصة إذا لزم الأمر؟
بالنسبة للتطبيقات الصناعية، من الأفضل عموما العمل مع مصنع جل حراري يمكنه توفير الاثنين معاأداء المواد ودعم التطبيقات، بدلا من اختيار مورد بناء على التوصيل الحراري فقط.
توفر شركة جوانتاس كيميكال حلول مواد الواجهة الحرارية لتطبيقات الإدارة الإلكترونية والحرارية. إذا كنت تبحث عنمصنع الجل الحراري، أو مورد جل موصل حراري، أو ملء فجوة حراري مخصص، تواصل مع فريقنا الفني لمناقشة متطلبات طلبك وطلب معلومات المنتج أو العينات.