導(dǎo)熱膏的使用及導(dǎo)熱效率選擇應(yīng)用指南

導(dǎo)熱膏的使用及導(dǎo)熱效率選擇應(yīng)用指南導(dǎo)熱膏是一種乳狀或液態(tài)物質(zhì)，用于填充兩個(gè)金屬表面之間的間隙和微觀間隙，來改善從一個(gè)表面到另一個(gè)表面的熱傳遞。它在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中必不可少，因?yàn)樵骷?huì)產(chǎn)生大量熱量，必須將這些熱量散發(fā)出去以防止過熱和損壞設(shè)備。散熱器和功率器件的表面在微觀層面上并不十分光滑，而是具有不支持導(dǎo)熱化合物的微小波紋和溝槽(見圖1)。該圖顯示了用大尺寸描繪的表面缺陷如何導(dǎo)致兩個(gè)組件之間形成氣泡。在高功率下，即使很小百分比的功率損耗也會(huì)極大地影響電路的最終效率。為了計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備的正常運(yùn)行，有必要使用良好的CPU導(dǎo)熱膏或CPU導(dǎo)熱貼片。導(dǎo)熱膏是一種導(dǎo)熱物質(zhì)，涂在兩個(gè)金屬表面之間以改善熱傳遞。它有助于降低它們的熱阻，增加向外部的散熱。導(dǎo)熱膏填充缺陷并防止氣泡的形成，氣泡的導(dǎo)熱系數(shù)低，會(huì)通過形成絕緣屏障來阻礙熱傳遞。如果在兩個(gè)表面之間涂上導(dǎo)熱膏，就會(huì)產(chǎn)生更有效的熱粘合，就好像沒有瑕疵一樣。圖1:設(shè)備表面和散熱器的可視化表示每種導(dǎo)熱界面材料都有其自身的導(dǎo)熱系數(shù)。該系數(shù)越高，散發(fā)的熱量越大。金屬可以有效地導(dǎo)熱，而塑料、玻璃和空氣等其他材料是不良的熱導(dǎo)體。鋁和銅是優(yōu)良的熱導(dǎo)體和電導(dǎo)體，但在接觸表面之間存在氣泡時(shí)，熱交換不再有效，因?yàn)榭諝馐遣涣紵釋?dǎo)體并阻礙散熱。不同類型的導(dǎo)熱膏及其應(yīng)用導(dǎo)熱膏不具有與鋁和銅相同的導(dǎo)熱系數(shù)和性能；然而，它對(duì)傳熱做出了極大的貢獻(xiàn)。根據(jù)導(dǎo)熱膏所用的質(zhì)量和材料(鋅或銀),其導(dǎo)電系數(shù)范圍為2W/mK至8W/mK。市場(chǎng)上有不同類型的導(dǎo)熱膏，每種都有不同的特性和應(yīng)用。它們的性能取決于許多因素，例如散熱器類型、應(yīng)用方法和環(huán)境溫度。設(shè)計(jì)人員必須為其應(yīng)用選擇正確類型的導(dǎo)熱膏，并正確應(yīng)用以達(dá)到最佳效果。以下是一些最常見的導(dǎo)熱膏類型及其用途：金屬基導(dǎo)熱膏：它含有懸浮在硅酮或陶瓷物質(zhì)中的金屬顆?；旌衔?，例如銀、鋁或銅。這種類型的膏狀物具有高導(dǎo)熱性，非常適合需要高冷卻的應(yīng)用。它在導(dǎo)熱方面非常有效，因?yàn)樗薪饘伲@些金屬是熱和電的優(yōu)良導(dǎo)體。但是，如果有泄漏，它們會(huì)導(dǎo)致短路。為此，其在設(shè)備上的應(yīng)用具有挑戰(zhàn)性陶瓷基導(dǎo)熱膏：它含有懸浮在硅酮或合成油物質(zhì)中的陶瓷顆粒。該產(chǎn)品具有良好的導(dǎo)熱性，并且比金屬基導(dǎo)熱膏便宜。它適用于需要適度冷卻的應(yīng)用。它不導(dǎo)電，因此即使在發(fā)生泄漏時(shí)也是安全的，并且易于涂抹在表面上。另一方面，它也不會(huì)顯著的降低溫度液態(tài)金屬導(dǎo)熱膏：它含有一些懸浮在液體中的金屬合金。這種類型的導(dǎo)熱膏具有非常高的導(dǎo)熱性，非常適合用于需要極端冷卻的應(yīng)用。但是，它很難應(yīng)用并且會(huì)損壞多種類型的材料。它的耗散率比普通導(dǎo)熱膏高約八倍，而且它不能與鋁散熱器一起使用，因?yàn)榭赡軙?huì)引發(fā)化學(xué)反應(yīng)。此外，與其他材料相比，它價(jià)格高昂，而且一旦散布到環(huán)境中會(huì)造成嚴(yán)重危害碳基導(dǎo)熱膏：它包含懸浮在硅酮或合成油載體中的碳顆粒。這種類型的導(dǎo)熱膏的導(dǎo)熱性低于金屬和陶瓷基導(dǎo)熱膏，但更便宜。對(duì)于需要基本冷卻的應(yīng)用來說，這是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。它更容易涂抹，因?yàn)樗哂辛己玫拿芏龋褂脡勖L(zhǎng)且不導(dǎo)電，是初學(xué)者的最佳選擇。不過可惜的是它的效果非常有限碳基金剛石導(dǎo)熱膏：由于含有金剛石粉，導(dǎo)熱效果比銀高五倍。它具有電絕緣性、低粘度和出色的穩(wěn)定性。內(nèi)含的金剛石呈粉狀，不會(huì)劃傷表面。不過毫無疑問的，這種導(dǎo)熱膏的價(jià)格非常昂貴。其他類型的產(chǎn)品還包括合成基化合物、銅基導(dǎo)熱膏和銀基導(dǎo)熱膏。如何涂抹導(dǎo)熱膏以獲得更好的導(dǎo)熱效率CPU導(dǎo)熱膏怎么涂?導(dǎo)熱膏的涂抹需要非常小心，無論是涂抹的量還是涂抹的類型。那么如何正確涂抹導(dǎo)熱膏呢?導(dǎo)熱膏應(yīng)該是表面缺陷的填充物，因此，為了以最大的效果實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，在涂抹導(dǎo)熱膏之前，應(yīng)清潔表面使其沒有任何灰塵或其他可能干擾熱傳遞產(chǎn)生空隙的碎屑。為此，可以使用普通酒精或丙酮。然后，您可以繼續(xù)用小抹刀從中心向外非常均勻地將導(dǎo)熱膏涂抹在有源元件上(見圖2)。處理器上導(dǎo)熱膏的理想用量是可變的。導(dǎo)熱膏的理想用量取決于電子元件的尺寸和形狀，但一般情況下建議涂抹足夠的材料以均勻覆蓋其表面。通常，對(duì)于大多數(shù)CPU來說，一粒米大小的量就足夠了，但避免涂抹過多的導(dǎo)熱膏是十分重要的，因?yàn)檫@可能會(huì)導(dǎo)致過熱問題。另一方面，量過少也將完全沒有效果。同時(shí)導(dǎo)熱膏的分布必須是均勻的。無需將其散布在散熱器表面，因?yàn)閮蓚€(gè)表面之間的壓力可確保其均勻分布。所以散熱器的放置和連接需要確保具有良好的壓力和均勻分布。安裝散熱器后，必須要去除多余的導(dǎo)熱膏。圖2:在兩個(gè)功率MOSFET上涂抹導(dǎo)熱膏選擇正確類型的導(dǎo)熱膏的好處在功率電子元件上應(yīng)用導(dǎo)熱膏不是一種選項(xiàng)，而是一種強(qiáng)制性選擇，來確保電路盡可能最佳的運(yùn)行，它的使用必將會(huì)帶來更好的散熱。導(dǎo)熱膏可以改善設(shè)備和散熱器之間的熱傳遞，這就要求您的處理器有一個(gè)優(yōu)質(zhì)的散熱器。高質(zhì)量的導(dǎo)熱膏能進(jìn)一步降低系統(tǒng)溫度，延長(zhǎng)設(shè)備壽命。在電子產(chǎn)品中使用適當(dāng)?shù)纳峤鉀Q方案的重要性需要設(shè)計(jì)師的深入研究。大多數(shù)時(shí)候，過熱會(huì)導(dǎo)致電路穩(wěn)定性問題，例如突然死機(jī)和性能下降。然而，有了良好散熱的系統(tǒng)，所有操作上的問題就都得到了解決，包括發(fā)出電氣噪聲和干擾。市場(chǎng)上最好的導(dǎo)熱化合物品牌要遵循的第一條規(guī)則是選擇一流的、經(jīng)過公司認(rèn)證的產(chǎn)品。在這方面應(yīng)該不遺余力，因?yàn)殡娮釉纳峋哂胁豢晒懒康膬r(jià)值。市場(chǎng)上有多個(gè)品牌，每個(gè)品牌都有自己的特點(diǎn)和性能(一些示例如圖3所示)。以下是市場(chǎng)上可用的一些導(dǎo)熱膏品牌：ArcticSilver:該品牌生產(chǎn)各種優(yōu)質(zhì)導(dǎo)熱膏，包括一些具有特殊性能的導(dǎo)熱膏，例如改進(jìn)的導(dǎo)熱性Noctua:以制造冷卻組件而聞名。Noctua導(dǎo)熱膏質(zhì)量上乘，采用非導(dǎo)電材料防止短路ThermalGrizzly:該品牌生產(chǎn)具有不同配方的高性能導(dǎo)熱膏，可滿足多種需求GelidSolutions:該品牌生產(chǎn)用于各種用途的優(yōu)質(zhì)導(dǎo)熱膏，包括筆記本電腦應(yīng)用Corsair:以制造游戲硬件而聞名，它還生產(chǎn)用于CPU和GPU的高質(zhì)量導(dǎo)熱膏。這些只是市場(chǎng)上一些可用的導(dǎo)熱膏品牌。設(shè)計(jì)師應(yīng)該選擇最適合自己需求的品牌。此外，還建議閱讀客戶評(píng)論以了解產(chǎn)品概圖3:市場(chǎng)上的一些導(dǎo)熱膏在所有使用金屬散熱器并產(chǎn)生熱量的電源應(yīng)用中，導(dǎo)熱膏的應(yīng)用都是必不可少的。使用它的好處有很多。散熱得到極大改善，使其更容易從設(shè)備流向散熱器，然后散熱器可以更快