Termal Macun Neyden Yapılır ve Ne Kadar Sürmelisiniz?
Termal macun, termal arayüz malzemesi (TIM) olarak da bilinir, bir CPU/GPU kalıbı ile soğutucu arasındaki mikroskobik hava boşluklarını dolduran ısı ileten bir bileşiktir. Temel olarak seramik, metal veya karbon bazlı parçacıklarla doldurulmuş bir polimer matristen (silikon, akrilik veya epoksi) yapılır. En uygun uygulama miktarı, entegre ısı yayıcının (IHS) merkezine yerleştirilen tek bir bezelye boyutunda damladır (yaklaşık 0,05 ila 0,1 santimetreküp) ve bu, montaj sonrası 0,05 ila 0,1 milimetre bağlantı hattı kalınlığı sağlar.
Malzeme Bileşimi ve Isıl İletkenlik
Temel malzeme macunun kullanım özelliklerini belirlerken, dolgu maddesi termal performansını belirler. Polimer matris (tipik olarak hacimce %20-30) viskoziteyi sağlar ve pompa çıkışını (pump-out) önlerken, iletken dolgu maddesi (hacimce %70-80) ısı transfer yolunu sağlar.
Yaygın dolgu maddeleri ve ısıl iletkenlik değerleri: - Çinko oksit: 25 W/mK (parçacık boyutu 0,5-10 mikrometre) - Alüminyum oksit: 30 W/mK (parçacık boyutu 1-20 mikrometre) - Bor nitrür: 60 W/mK (hegzagonal kristal yapı) - Gümüş: 429 W/mK (pul veya küresel, 1-5 mikrometre) - Elmas tozu: 900-2000 W/mK (sentetik, 0,5-2 mikrometre) - Karbon nanotüpler: 3000 W/mK (hizalı, ancak dağıtılması zor)
Karşılaştırma için, havanın ısıl iletkenliği yalnızca 0,026 W/mK'dir. 100W'lık bir CPU kalıbı altındaki 0,05 mm'lik bir hava boşluğu, 20 santigrat derecenin üzerinde bir sıcaklık artışına neden olabilir; bu nedenle macun zorunludur. Nihai macun bileşiğinin etkin ısıl iletkenliği, bütçe dostu seramik macunlar için 1,5 W/mK'den, premium sıvı metal alaşımları (galyum-indiyum ötektik, erime noktası 15,7 santigrat derece) için 12,5 W/mK'ye kadar değişir.
Viskozite ve Parçacık Boyutu Mühendisliği
Viskozite, centipoise (cP) cinsinden ölçülür. Standart silikon bazlı macunlar, 25 santigrat derecede 200.000 ila 350.000 cP arasında değişir. Yüksek viskoziteli macunlar (400.000 cP'nin üzerinde), yüksek titreşimli ortamlarda pompa çıkışına direnir ancak daha yüksek montaj basıncı gerektirir. Düşük viskoziteli macunlar (150.000 cP'nin altında) kolayca yayılır ancak termal döngülerden sonra "pompa çıkışı" (pump-out) yaşayabilir.
Parçacık boyutu dağılımı, minimum bağlantı hattı kalınlığını doğrudan etkiler. 10 mikrometrelik parçacıklara sahip bir macun, parçacıklar boşluğu köprüleyip kalıbı veya soğutucuyu çizmeden 10 mikrometreden daha ince bir bağlantı hattı elde edemez. Doğrudan kalıp soğutma için hassas macunlar, 25 ila 50 mikrometre bağlantı hatları elde etmek için 0,5 ila 3 mikrometre parçacıklar kullanır.
Fabrikamız BQUQ, parçacık dağıtımı için üç silindirli değirmen kullanarak hacimce artı eksi yüzde 2'lik bir homojenlik elde eder. Her partiyi, D50 değerlerinin (medyan parçacık boyutu) spesifikasyonun 0,5 mikrometre içinde kalmasını sağlamak için bir lazer kırınımı parçacık boyutu analiz cihazı (Malvern Mastersizer 3000) kullanarak test ediyoruz.
Uygulama Miktarı: 0,1 Gram Kuralı
Doğru termal macun miktarı, IHS alanının ve istenen bağlantı hattı kalınlığının bir fonksiyonudur. Formül şudur:
Hacim (milimetreküp) = Alan (milimetrekare) x Bağlantı Hattı Kalınlığı (milimetre)
Standart bir AMD AM5 CPU (IHS alanı 558 milimetrekare) için 0,05 mm'lik bir bağlantı hattı 27,9 milimetreküp macun gerektirir. Bir Intel LGA1700 (IHS alanı 455 milimetrekare) için aynı bağlantı hattı 22,8 milimetreküp gerektirir.
Pratik anlamda bu şuna eşittir: - Bezelye boyutunda damla: 4 ila 5 milimetre çapında (yaklaşık 30-50 milimetreküp) - Pirinç tanesi çizgisi: 3 ila 4 milimetre uzunluğunda, 1,5 milimetre genişliğinde (yaklaşık 15-25 milimetreküp) - X deseni: Her biri 5 milimetre uzunluğunda, 2 milimetre genişliğinde kesişen 2 çizgi (yaklaşık 40-60 milimetreküp)
Çok fazla macun uygulamak (100 milimetreküpten fazla), soğutucuyu kaldıran hidrolik basınç oluşturarak bağlantı hattını 0,2 milimetre veya daha fazla artırır. Bu, termal direnci yüzde 40 ila 60 artırır. Çok az uygulamak (10 milimetreküpten az), kalıp alanının yüzde 15 ila 25'ini kaplayan hava cepleri bırakarak ortalamanın 5 ila 8 santigrat derece üzerinde yerel sıcak noktalara neden olur.
Karşılaştırmalı Performans Verileri
| Macun Türü | Isıl İletkenlik (W/mK) | Viskozite (cP) | Optimum Bağlantı Hattı (mm) | Gram Başına Fiyat (USD) | Hava Boşluğuna Göre Sıcaklık Azalması (derece C) |
| Seramik (çinko oksit) | 1,5 - 3,0 | 150.000 - 250.000 | 0,08 - 0,12 | 0,50 - 1,50 | 18 - 22 |
| Metal Oksit (alümina) | 3,0 - 5,0 | 200.000 - 300.000 | 0,06 - 0,10 | 1,50 - 3,00 | 22 - 28 |
| Bor Nitrür | 5,0 - 8,0 | 250.000 - 350.000 | 0,05 - 0,08 | 3,00 - 6,00 | 28 - 35 |
| Gümüş (mikro parçacık) | 6,0 - 10,0 | 180.000 - 280.000 | 0,04 - 0,07 | 5,00 - 10,00 | 30 - 40 |
| Sıvı Metal (galyum alaşımı) | 40,0 - 80,0 | 1.000 - 3.000 (sıvı) | 0,02 - 0,04 | 15,00 - 25,00 | 45 - 55 |
Not: Sıcaklık azalması, 100W kalıp gücünde, 25 santigrat derece ortam sıcaklığında ve bakır soğutucu ile ölçülmüştür. Sıvı metal elektriksel olarak iletkendir ve galyum korozyonunu önlemek için nikel kaplı bakır IHS gerektirir.
Yayma Yöntemi ve Montaj Basıncı
En uygun yayma yöntemi, macun viskozitesine ve soğutucu montaj mekanizmasına bağlıdır. 250.000 cP'nin üzerindeki macunlar için bezelye yöntemi (merkez nokta) önerilir çünkü montaj basıncı macunu doğal olarak dışa doğru yayar. 200.000 cP'nin altındaki macunlar için ince yayma yöntemi (jilet veya spatula kullanarak homojen bir tabaka uygulamak) daha güvenilirdir.
Montaj basıncı kritiktir. Metal IHS ile bakır soğutucu arasındaki önerilen temas basıncı, yaylı vidalı bir arka plaka ile elde edilen inç kare başına 20 ila 40 pound'dur (psi). 20 psi'de macun orijinal hacminin yüzde 90'ına sıkışır. 40 psi'de yüzde 80'ine sıkışır. 60 psi'yi aşmak macunun tamamen dışarı sıkışmasına ve kuru bir bağlantı oluşmasına neden olabilir.
Termal döngü (açma/kapama), kalıp (silikon için termal genleşme katsayısı 2,6 ppm/K), IHS (bakır için 16,5 ppm/K) ve soğutucu (alüminyum için 23 ppm/K) arasında diferansiyel genleşmeye neden olur. Döngü başına tipik olarak 5 ila 15 mikrometre olan bu hareket, macunu boşluktan dışarı pompalayabilir. Yüksek viskoziteli macunlar ve tiksotropi indeksi 2,0'nin üzerinde olan macunlar (kesme altında viskozitenin düştüğü ve hareketsizken geri kazanıldığı), bu pompa çıkışı etkisine direnir.
Üretimde Kalite Kontrol
BQUQ'da, ISO 9001:2015 sertifikalı süreçler altında endüstriyel müşteriler için termal macunlar üretiyoruz. Kritik parametrelerimiz şunlardır: - Korumalı sıcak plaka yöntemiyle (ASTM D5470) ölçülen ısıl iletkenlik, tolerans artı eksi yüzde 5 - Brookfield dönel viskozimetre ile 25 santigrat derecede ölçülen viskozite, tolerans artı eksi yüzde 10 - Lazer kırınımı ile parçacık boyutu D50, tolerans artı eksi 0,5 mikrometre - ASTM E595'e göre test edilen gaz çıkışı, uzay sınıfı uygulamalar için toplam kütle kaybı yüzde 1'in altında - Raf ömrü: Kapalı şırınga ambalajında, 25 santigrat derece ve yüzde 60 bağıl nemde 24 ay
Aylık 10.000 adetin üzerindeki yüksek hacimli üretim için, 0,6 milimetre iğneli pnömatik şırınga kullanarak otomatik dağıtım öneriyoruz. Dağıtım basıncı 60 ila 80 psi'ye ayarlanır ve nokta başına çevrim süresi 0,8 ila 1,2 saniyedir. Nokta ağırlığı, artı eksi 5 miligram toleranslı bir kontrol tartım terazisi kullanılarak süreç içinde doğrulanır.
SSS Tarzı Uygulama İpuçları
1. Macunu bir kartla yaymalı mıyım? Yalnızca macun viskozitesi 200.000 cP'nin altındaysa ve kalıp doğrudan kalıpsa (IHS yok). IHS montajlı CPU'lar için bezelye yöntemi üstündür çünkü hava kabarcığı oluşmasını önler. 2. Çok fazla uyguladığınızı nasıl anlarsınız? Montajdan sonra IHS'nin kenarlarından macun sızdığını görürseniz, yüzde 30 ila 50 fazla uygulamışsınız demektir. İzopropil alkol (yüzde 90 veya daha yüksek) ile silin ve yeniden uygulayın. 3. Macunun son kullanma tarihi var mı? Evet. 24 ay sonra polimer matris oksitlenir ve viskozite yüzde 30'a kadar artar. Isıl iletkenlik bozulmaz, ancak macun homojen yayılması zorlaşır. 4. Soğutucuyu çıkardıktan sonra macunu yeniden kullanabilir misiniz? Hayır. Bağlantı hattı kırıldığında macunda hava cepleri oluşur. Her zaman her iki yüzeyi izopropil alkolle temizleyin ve taze macun uygulayın. 5. Uygulama için minimum sıcaklık nedir? Oda sıcaklığında (20 ila 25 santigrat derece) uygulayın. 10 santigrat derecenin altında silikon bazlı macunlar yüzde 50 daha viskoz hale gelir ve doğru şekilde yayılmaz.
Sonuç
Termal macun, belirli bağlantı hattı gereksinimleri için ayarlanmış parçacık boyutları ve viskoziteleriyle, polimer matris ve ısı ileten dolgu maddesinin hassas mühendislik ürünü bir kompozitidir. Standart CPU IHS yüzeyleri için doğru miktar, 20 ila 40 psi montaj basıncı altında 0,05 ila 0,1 milimetrelik bir bağlantı hattı üreten bezelye boyutunda bir damladır (30 ila 50 milimetreküp). Doğru macun türünü ve miktarını kullanmak, kuru bir hava boşluğuna kıyasla CPU sıcaklıklarını 20 ila 55 santigrat derece azaltır ve bu da sistem güvenilirliğini ve hizmet ömrünü doğrudan etkiler.
Üretim için tutarlı ve tekrarlanabilir termal arayüz malzemelerine ihtiyaç duyan mühendisler için BQUQ, sıkı toleranslara sahip özel formüle edilmiş macunlar ve 12 saatlik teklif süreci sunar. Ekibimiz termal bütçenizi, viskozite gereksiniminizi ve dağıtım yönteminizi karşılayabilir. sc@bquq.com adresinden veya WhatsApp üzerinden +86 13713157787 numarasından bize ulaşın veya veri sayfaları ve numune talepleri için www.bquq.com adresini ziyaret edin.
