Vysoce spolehlivé teplovodivé pasty pro efektivní odvod tepla

Divize Chomerics společnosti Parker Hannifin uvedla na trh řadu vysoce spolehlivých teplovodivých past navržených pro zlepšení přenosu tepla přes velmi tenká rozhraní v elektronice používané ve výpočetní technice, automobilovém průmyslu, výkonové elektronice a příbuzných odvětvích. Nová řada je určena technickým odborníkům zabývajícím se řízením tepla v kompaktních sestavách desek plošných spojů (PCB) a dalších systémech s vysokou hustotou výkonu.

Výzvy tepelného managementu v kompaktní elektronice
Moderní elektronické systémy – včetně centrálních procesorových jednotek (CPU), grafických procesorů (GPU), paměťových modulů, napájecích zdrojů a automobilové řídicí elektroniky – generují lokální teplo, které je nutné účinně odvádět, aby byla zachována výkonnost a spolehlivost. Materiály pro tepelné rozhraní (TIM), jako jsou teplovodivé pasty, vyplňují mikroskopické nerovnosti povrchů mezi zdrojem tepla a chladičem nebo krytem a snižují tepelný odpor. V mnoha návrzích je dosažení minimální tloušťky spojovací vrstvy klíčové pro snížení tepelné impedance a maximalizaci tepelného toku.

Technický přehled nové řady teplovodivých past
Nově uvedená řada THERM-A-GREASE od Parker Chomerics zahrnuje silikonové teplovodivé pasty s rozsahem objemové tepelné vodivosti přibližně 1,5 W/m·K až 7,0 W/m·K, což umožňuje volbu podle tepelné zátěže a požadovaného výkonu.

Konstrukce je optimalizována pro tenké spojovací vrstvy – nominálně kolem 0,025 mm (0,001 palce) – díky nízké potřebné přítlačné síle a přizpůsobivé reologii, což snižuje tepelný odpor a zároveň vyhovuje přísným mechanickým tolerancím typickým pro hustě osazené PCB. V celé řadě jsou dosaženy nízké hodnoty tepelné impedance (měřené podle normy ASTM D5470 nebo ekvivalentních metod), které podporují efektivní vedení tepla; například varianty s vyšší vodivostí, jako je složka s hodnotou 7,0 W/m·K, vykazují odpovídajícím způsobem nižší impedanci při standardizovaných zkušebních tlacích.

Tyto pasty jsou navrženy tak, aby odolávaly běžným degradačním mechanismům u dlouhodobě provozované elektroniky, včetně vytlačování materiálu (pump-out), tvrdnutí nebo praskání při tepelném cyklování a zhoršení vlastností ve vlhkém prostředí. Řada podporuje různé aplikační metody – šablonování, sítotisk nebo dávkování – bez nutnosti následného vytvrzování, míchání či chlazení, což zjednodušuje výrobu i servisní zásahy.

Aplikační kontext a hlediska výkonu
Produkty THERM-A-GREASE jsou určeny pro široké spektrum odvětví a použití, kde je klíčová tepelná výkonnost a spolehlivost. Ve výpočetních a serverových systémech může lepší odvod tepla z mikroprocesorů a paměťových modulů přispět k udržení stabilního výkonu a snížení nároků na chlazení. V automobilových řídicích jednotkách a výkonové elektronice zajišťuje stabilní tepelný kontakt po opakovaných tepelných cyklech delší provozní životnost v náročných podmínkách okolního prostředí.

Při hodnocení teplovodivých past pro konkrétní aplikace by měli konstruktéři zohlednit měřitelné parametry, jako je objemová tepelná vodivost, tepelná impedance při relevantních přítlačných tlacích, kompatibilita s montážními procesy a dlouhodobá stabilita při působení okolních vlivů. Na rozdíl od materiálů s fázovou změnou nebo pevných rozhraní vynikají pasty s tenkou spojovací vrstvou v aplikacích, kde jsou rozhodující minimální tloušťka rozhraní a schopnost přizpůsobit se mikrogeometrii povrchů.

Začlenění do návrhových procesů tepelného managementu
Pro technické týmy, které integrují teplovodivé pasty do širšího digitálního dodavatelského řetězce nebo automobilového datového ekosystému, ovlivňuje volba materiálu rozhraní nejen fyzikální přenos tepla, ale také opakovatelnost montáže a servisovatelnost v provozu. Kvantifikace výkonu pomocí standardizovaných zkušebních metod (např. měření tepelné impedance podle ASTM D5470) a sladění vlastností materiálu se systémovým tepelným rozpočtem jsou nezbytné kroky k optimalizaci kontaktu mezi chladičem a součástí a k dosažení cílových provozních teplot.

Jasné pochopení tepelných požadavků konkrétní aplikace a tolerance tloušťky rozhraní usnadňuje výběr mezi variantami s odlišnou tepelnou vodivostí. Konstruktéři a zkušební inženýři mohou tyto empirické údaje začlenit do simulačních a modelovacích nástrojů, aby před výrobou předpověděli teploty přechodů a ověřili zvolené strategie chlazení.

Konkurenční kontext
Trh materiálů pro tepelné rozhraní zahrnuje alternativy, jako jsou teplovodivé podložky, materiály s fázovou změnou a výplně mezer. Pasty s tenkou spojovací vrstvou, jako THERM-A-GREASE, se odlišují především svou přizpůsobivostí a vhodností pro rozhraní vyžadující minimální tloušťku. Hodnocení alternativ by však mělo vycházet z kvantifikovatelných kritérií, například tepelné impedance při definovaných tlacích, mechanické poddajnosti a environmentální stability. Porovnání výkonu na základě těchto měřitelných ukazatelů podporuje objektivní výběr materiálu v rámci komplexních tepelných specifikací.

Shrnuto, nové vysoce spolehlivé teplovodivé pasty Parker Chomerics rozšiřují dostupné možnosti tepelného managementu pro inženýry řešící odvod tepla v aplikacích s přísnými tolerancemi a náročnými provozními podmínkami, přičemž nabízejí měřitelné parametry výkonu v souladu s průmyslovými zkušebními normami a běžnými profily elektronických aplikací.

www.parker.com