מאמרים

על סילוק חום מרכיבים אלקטרוניים ושיפור ההולכה…

electronics logo

השיפורים המתמידים בתחום המיקרואלקטרוניקה מאפשרים מזעור הולך וגובר של הרכיבים האלקטרוניים. בד בבד עם הקטנת הממדים הפיסיים הצריכה האנרגטית של הרכיבים עולה וכתוצאה, כמות וצפיפות החום הנוצרת על ידם גדלה.
סילוק יעיל של חום מהרכיבים שמייצרים אותו הופך לאתגר משמעותי המשפיע ישירות על טמפרטורת העבודה של הרכיבים, על איכות ביצועיהם, ועל אורך חייהם.

שיטות עבודה נפוצות

הדרך המקובלת לסילוק חום היא הצמדת הרכיב למקרן חום – Heat Sink. החום מועבר מהרכיב למקרן במנגנון הולכה ומהמקרן לאוויר במנגנוני הולכה הסעה וקרינה.
נקודת התורפה בתהליך היא ההתנגדות להולכה תרמית בתווך שבין הרכיב למקרן. התווך כולל תמיד בועות אוויר זעירות המבודד בין הרכיבים ופוגע משמעותית בהולכה התרמית.
לשם שיפור ההולכה, נדרש ליישם בתווך חומר משפר הולכה. בחירה קפדנית של החומר משפיעה משמעותית על סילוק החום והקטנת טמפרטורת העבודה מטמפרטורה בלתי אפשרית לפעולה תקינה של הרכיב, לטמפרטורה נמוכה ה"נסבלת" על ידו לשם עבודה רציפה ויעילה.

גיליון מוליך חום לשיפור הולכת חום בין רכיבי אלקטרוניקה

התפנית

חברת Henkel פיתחה קו של מוצרי ניהול הולכת חום Thermal Interface Materials מסוג חומרים משנה פאזה Phase Change Materials שנמצאו כיעילים ביותר כחומרי תווך בין רכיבים מייצרי חום למקרני חום. במצבו הטבעי החומר מסופק כמוצק שטוח רב שכבתי.
את החומר ניתן לקבל כגליון שניתן לחיתוך על ידי המשתמש או כחלק חתוך מראש בצורה המותאמת לגיאומטריה של האפליקציה. הגליון מונח בין הרכיבים שמהודקים זה לזה בתפיסה מכנית. עם עליית הטמפרטורה כתוצאה מהפעלת הרכיב, בטמפרטורה המוגדרת על פי סוג החומר, הגליון משנה את מצב צבירתו   ממוצק לג'ל ומתנפח קלות. הג'ל נצמד היטב למשטחי הרכיבים, מסלק את בועיות האוויר הקטנות ביותר, יוצר הרטבה טובה ומאפשר מוליכות תרמית מעולה. עם הפסקת פעולת הרכיב, וירידת הטמפרטורה מתחת לטמפרטורה מוגדרת, מצב צבירת החומר חוזר והופך למוצק.

וסיפור הצלחה בחברה ישראלית לפני סיום…

חברה ישראלית המייצרת מכונות לתחום הדפוס משלבת במכשיריה רכיבי LED לאנרגיה גבוהה מאד ובצפיפות גבוהה. החברה נתקלה בבעיה בה החום הנוצר על ידי ה LED גבוה מאד ומרוכז בנפח מצומצם מה שגורם שהטמפרטורה אליה הגיעו הרכיבים עלתה מאד עד כדי כשל של המערכת.
נדרש למצוא פתרון להולכת האנרגיה בשטף גבוה מאד. תוכנן Heat Sink משוכלל לשם סילוק החום לסביבה, אך מבלי לפתור את ההתנגדות התרמית בין ה LED למקרן לא ניתן היה להקטין את טמפרטורת העבודה והמערכת כשלה.
נבחנו מספר חומרי תווך – משחות תרמיות מוליכות, דבקים מוליכי חום ודפים מוליכים גליונות להולכת חוםשלא הצליחו להביא לתוצאה הרצויה. נוסו גם חומרים שונים מסוג Phase Change Material, כולם הראו שיפור ניכר בתוצאות אך רק חומר אחד TCF 4000 PXF מסוג Henkel Powerstrate Xtreme  הצליח לסלק את החום ביעילות ולהוריד את טמפרטורת העבודה של ה LED לטמפרטורה נמוכה מספיק שאיפשרה פעולה רציפה ותקינה לאורך שעות עבודה רבות של מערכת הדפוס. החומר שולב במערכת כרכיב הכרחי והמערכות מיוצרות ומסופקות ללקוחות רבים ברחבי העולם בהצלחה רבה. בחירה נכונה של חומר התווך פתרה בעיה טכנית משמעותית שללא פתרונה  לא ניתן היה להשלים את פיתוח המכונה ולעבור לייצורה הסדרתי.גליון להולכת חום בהתאמה אישית

 

TDS LOCTITE TCF 4000 PXF

למוצרים נוספים בקטגוריית דבקים מוליכי חום וחשמל לאלקטרוניקה >>

 

 

מעוניינים במידע נוסף על סילוק חום? מלאו את הפרטים, ונשמח לעמוד לרשותכם.