Interfaz térmica : una capa de composición conductora de calor (generalmente multicomponente) entre la superficie enfriada y el dispositivo de eliminación de calor . El tipo más común de interfaz térmica son las pastas termoconductoras (pastas térmicas) y los compuestos .
En la vida cotidiana, las interfaces térmicas para componentes generadores de calor de computadoras personales ( procesador , tarjeta de video , RAM , bobinas de placa base , etc.) son las más conocidas. También se utiliza en electrónica para eliminar el calor de los componentes del circuito de potencia y reducir el gradiente de temperatura dentro de los bloques.
Las interfaces térmicas también se utilizan en sistemas de calefacción y suministro de calor.
Las composiciones termoconductoras se utilizan en la producción de componentes electrónicos, en ingeniería térmica y tecnología de medición, así como en la producción de dispositivos radioelectrónicos con alta liberación de calor. Las interfaces térmicas tienen las siguientes formas:
La pasta termoconductora (pasta térmica coloquial ) es una sustancia plástica multicomponente con alta conductividad térmica utilizada para reducir la resistencia térmica entre dos superficies en contacto . La pasta térmica se usa para reemplazar el aire entre las superficies con una pasta termoconductora con una conductividad térmica más alta . Las pastas térmicas típicas y más comunes son las pastas térmicas de producción nacional KPT-8 , AlSil-3, así como una serie de pastas termoconductoras Cooler Master , Zalman , Noctua , Arctic , ¡cállate! , Thermalright , etc.
Requisitos básicos para pastas térmicamente conductoras:
En la fabricación de pastas termoconductoras, los rellenos de alta conductividad térmica en forma de polvos micro y nanodispersos y sus mezclas se utilizan como componentes termoconductores :
Como ligantes se utilizan aceites minerales o sintéticos , líquidos y sus mezclas con baja volatilidad . Hay pastas conductoras de calor con un aglutinante de curado al aire. A veces, para aumentar la densidad , se agregan componentes volátiles a su composición, lo que permite tener una pasta conductora de calor suficientemente líquida durante el proceso de aplicación y una interfaz térmica altamente densa con alta conductividad térmica . Dichas composiciones conductoras de calor generalmente alcanzan la conductividad térmica máxima dentro de las 5-100 horas de funcionamiento en modo normal (valores específicos en las instrucciones de uso). Existen pastas termoconductoras a base de metales líquidos a 20-25°C, constituidas por indio y galio puros y aleaciones a base de ellos .
Las mejores (y más caras) pastas térmicas a base de plata; la mejor valorada es la base sobre óxido de aluminio (ambas tienen la menor resistencia térmica). La pasta térmica más barata (y menos efectiva) tiene una base cerámica.
La pasta térmica más simple es una mezcla de polvo de grafito de un lápiz Constructor M "simple" frotado sobre papel de lija y unas gotas de aceite lubricante mineral doméstico.
UsoLa pasta térmica se utiliza en dispositivos electrónicos para mejorar la interfaz térmica entre los elementos que producen calor y los dispositivos para eliminar el calor de ellos (por ejemplo, entre un procesador y un disipador de calor). El requisito principal cuando se usa pasta conductora de calor es el espesor mínimo de su capa. Para hacer esto, al aplicar pastas conductoras de calor, es necesario seguir las recomendaciones del fabricante. Una pequeña cantidad de pasta aplicada en el área de contacto térmico se tritura cuando las superficies se presionan entre sí. Al mismo tiempo, la pasta llena las más pequeñas depresiones, desplazando el aire entre las superficies y contribuyendo a la apariencia de un ambiente homogéneo para la difusión del calor.
Otras aplicaciones .
La grasa térmica se utiliza para enfriar componentes electrónicos que tienen una disipación de calor superior a la permitida para un determinado tipo de carcasa: transistores de potencia y microcircuitos de potencia (teclas) en fuentes de alimentación conmutadas, en unidades de exploración horizontal de televisores con cinescopio , transistores de salida Etapas de potentes amplificadores.
Se usa cuando es imposible usar pasta conductora de calor (debido a la falta de sujetadores), para montar accesorios de eliminación de calor en un procesador, transistor, etc. Esta es una conexión no separable y requiere adherencia a la tecnología de pegado . Si se viola, es posible aumentar el grosor de la interfaz térmica y empeorar la conductividad térmica de la conexión.
Para mejorar la hermeticidad, la resistencia mecánica y eléctrica, los módulos electrónicos a menudo se rellenan con compuestos poliméricos. Si los módulos disipan una potencia térmica significativa, los compuestos de encapsulado deben proporcionar resistencia al calor y a los ciclos térmicos, resistir las tensiones térmicas debido a los gradientes de temperatura dentro del módulo y facilitar la eliminación del calor de los componentes a la carcasa del módulo.
La interfaz térmica, que está ganando popularidad, se basa en la adhesión de superficies con metal de bajo punto de fusión. Cuando se aplica correctamente, este método proporciona parámetros récord de conductividad térmica, pero tiene muchas limitaciones y dificultades. En primer lugar, el problema es el material de las superficies y la calidad de la preparación para la instalación. En condiciones de producción, es posible soldar cualquier material (algunos requieren una preparación especial de la superficie). En condiciones domésticas o en talleres, las superficies de cobre, plata, oro y otros materiales que se pueden estañar fácilmente se conectan mediante soldadura. Las superficies de aluminio, cerámica y polímeros son completamente inadecuadas (lo que significa que el aislamiento galvánico de las piezas es imposible).
Antes de unir mediante soldadura, las superficies a unir se limpian de contaminantes. La limpieza de alta calidad de las superficies de todo tipo de contaminantes y rastros de corrosión es extremadamente importante . A las temperaturas de fusión de los metales de bajo punto de fusión, los fundentes son ineficaces y no se utilizan, por lo tanto, la limpieza se realiza mediante limpieza mecánica y eliminación de contaminantes con solventes (por ejemplo, alcohol , acetona , éter ), para lo cual se usa un paño duro y un paño higiénico. Las toallitas con alcohol a menudo se colocan en la caja con una interfaz térmica. Por la misma razón, es imposible trabajar con una interfaz térmica sin guantes: la grasa perjudica significativamente la calidad de la soldadura.
La soldadura real se realiza calentando la junta a la fuerza especificada por el fabricante de la interfaz térmica. Algunos tipos de interfaces térmicas industriales requieren un calentamiento inicial de ambas partes soldadas a 60-90 grados Celsius. Por lo general, se recomienda precalentar (por ejemplo, con un secador de pelo técnico ) seguido de una soldadura final por autocalentamiento de un dispositivo en funcionamiento.
Hoy en día, este tipo de interfaz térmica se ofrece en forma de lámina de aleación con una temperatura de fusión ligeramente superior a la temperatura ambiente (50 ... 90 grados centígrados, por ejemplo, aleación Fields) .) y en forma de pasta de aleación con temperatura de fusión ambiente (por ejemplo, Galinstan o "Coollaboratory Liquid Pro"). Las pastas son más difíciles de usar (deben untarse con cuidado en las superficies a soldar). La lámina requiere un calentamiento especial durante la instalación.
El aislamiento eléctrico entre los elementos de transferencia de calor se usa comúnmente en la electrónica de potencia. Se lleva a cabo utilizando juntas, sustratos, revestimientos de cerámica, mica, silicona o plástico:
La aplicación y eliminación de la interfaz térmica se lleva a cabo estrictamente de acuerdo con las instrucciones del fabricante del dispositivo de enfriamiento y la interfaz térmica.
Algunos tipos de interfaces térmicas son eléctricamente conductoras, por lo que se debe tener especial cuidado con ellas (evitar el exceso de material eléctricamente conductor) cuando se aplican a la superficie para evitar el contacto con circuitos eléctricamente conductores y más cortocircuitos.