De CPU para IGBT: Pasta Condutora TérmicaGuia de Seleção e Otimização de Gerenciamento Térmico

Com o aumento contínuo da densidade de potência dos dispositivos eletrônicos, o gerenciamento térmico eficaz tornou-se um fator chave para garantir a confiabilidade e o desempenho do sistema. Da unidade central de processamento (CPU) de computadores pessoais aos IGBTs no campo da eletrônica de potência, se o calor gerado pelos componentes eletrônicos durante a operação não puder ser dissipado prontamente, a temperatura aumentará drasticamente, o que afetará o desempenho do equipamento, encurtará sua vida útil e até causará mau funcionamento. Nesse contexto, os materiais de interface térmica (TIM) como um elo chave no caminho de condução térmica tornaram-se cada vez mais importantes.

A silicone condutora térmica é um tipo comum de material de interface térmica, que é amplamente utilizado nos sistemas de resfriamento de vários dispositivos eletrônicos devido à sua excelente condutividade térmica, aplicação conveniente e vantagens de custo. No entanto, em resposta aos diversos requisitos de diferentes cenários de aplicação, como selecionar e usar cientificamente a silicone condutora térmica para obter bons resultados de gerenciamento térmico continua sendo um desafio prático para os engenheiros.

A silicone condutora térmica é um material composto em forma de pasta composto por uma matriz de silicone orgânico e um enchimento condutor. Seu princípio de funcionamento é preencher as lacunas microscópicas entre o dissipador de calor e o elemento de aquecimento, remover o ar entre as interfaces e estabelecer um canal de condução de calor eficaz. Os principais indicadores de desempenho da silicone condutora térmica incluem condutividade térmica (normalmente variando de 1,2 a 25 W/m·K), resistência térmica (significativamente afetada pela espessura e área de contato), faixa de temperatura de operação (-40°C a 200°C), rigidez dielétrica (importante para aplicações de isolamento) e propriedades reológicas, como viscosidade e tixotropia. No setor de eletrônicos de consumo, como resfriamento de CPU e GPU, devido a limitações de espaço e considerações estéticas, a silicone condutora térmica de baixa viscosidade e fácil de trabalhar é frequentemente necessária, com condutividade térmica normalmente na faixa de 3-8 W/m·K. Essas aplicações também se concentram particularmente na limpeza e não corrosividade da silicone para evitar danos aos componentes eletrônicos. Em contraste, aplicações industriais, como resfriamento de módulos IGBT, enfrentam condições ambientais mais rigorosas. O IGBT gera calor concentrado e altas temperaturas durante a operação, exigindo um material com maior condutividade térmica (normalmente 5-12 W/m·K) e uma faixa de temperatura de operação mais ampla. Além disso, dispositivos eletrônicos de potência geralmente exigem materiais com excelente desempenho de isolamento elétrico e estabilidade a longo prazo para suportar ciclos térmicos contínuos e estresse mecânico.

A silicone condutora térmica é um material chave para o gerenciamento térmico em dispositivos eletrônicos. A seleção e aplicação corretas deste material têm um impacto significativo no desempenho e na confiabilidade dos dispositivos. No futuro, à medida que a densidade de potência dos dispositivos eletrônicos continua a aumentar e os cenários de aplicação se tornam mais diversos, a tecnologia da silicone condutora térmica se desenvolverá em direção a maior condutividade térmica, melhor estabilidade e maior inteligência.