Mỡ chịu nhiệt là gì (Thermal Grease)? Công dụng và thành phần của Mỡ chịu nhiệt?
Mỡ chịu nhiệt (Thermal Grease) là gì?
Mỡ chịu nhiệt (còn được gọi là hợp chất tản nhiệt, mỡ tản nhiệt, vật liệu giao diện nhiệt (TIM), gel tản nhiệt, keo tản nhiệt, hợp chất tản nhiệt, keo chịu nhiệt hoặc mỡ CPU) là một hợp chất hóa học dẫn nhiệt (nhưng thường là cách điện), thường được sử dụng để dẫn nhiệt giữa các bề mặt chịu nhiệt độ cao của các thiết bị bán dẫn công suất cao. Vai trò chính của mỡ tản nhiệt là loại bỏ các khoảng trống hoặc khe hở không khí (đóng vai trò cách nhiệt) khỏi khu vực tiếp xúc để tối đa hóa quá trình truyền và tản nhiệt. Mỡ tản nhiệt là một ví dụ về vật liệu tản nhiệt.
Thành phần, cấu tạo của Mỡ chịu nhiệt (Thermal Grease)?
Mỡ tản nhiệt bao gồm một hỗn hợp chất lỏng có thể polyme hóa kết hợp các chất độn cách điện nhưng dẫn nhiệt. Trong đó, vật liệu hỗn hợp có thể là epoxies, silicon (mỡ silicon), urethane và acrylate; ngoài ra còn chưa gốc dung môi, thành phần chất kết dính nóng chảy và băng dính nhạy áp lực. Oxit nhôm, nitrua bo, oxit kẽm và ngày càng nhiều nhôm nitrua được sử dụng làm chất độn cho các loại chất kết dính này. Tải trọng chất độn có thể cao tới 70–80% theo khối lượng và tăng độ dẫn nhiệt của nền cơ bản từ 0,17–0,3 W/(m·K) (watt trên mét-kelvin) lên khoảng 4 W /(m·K).
Các hợp chất bạc tản nhiệt có thể có độ dẫn điện từ 3 đến 8 W/(m·K) trở lên và bao gồm các hạt bạc siêu nhỏ lơ lửng trong môi trường silicon/gốm. Tuy nhiên, mỡ tản nhiệt hay keo tản nhiệt gốc kim loại nếu một số chảy vào mạch, nó có thể dẫn đến trục trặc và hư hỏng.
Các chất độn hiệu quả nhất (và đắt nhất) bao gồm gần như hoàn toàn bằng kim loại lỏng, thường là một biến thể của galinstan hợp kim và có độ dẫn nhiệt vượt quá 13 W/(m·K). Những loại chất độn này có chứa gali, chất này có tính ăn mòn cao đối với nhôm và không thể sử dụng trên bề mặt bằng nhôm.
Ứng dụng của Mỡ chịu nhiệt (Thermal Grease)?
Mỡ chịu nhiệt hay Keo tản nhiệt, mỡ tản nhiệt được sử dụng để cải thiện khả năng tản nhiệt giữa các thành phần khác nhau. Một ứng dụng phổ biến là để loại bỏ nhiệt thải do điện trở tạo ra trong các thiết bị bán dẫn bao gồm bóng bán dẫn điện, CPU, GPU và COB LED. Làm mát các thiết bị này là điều cần thiết vì nhiệt dư thừa sẽ nhanh chóng làm giảm hiệu suất của chúng và có thể khiến thiết bị hư hỏng nặng do đặc tính hệ số nhiệt độ âm của chất bán dẫn.
Máy tính xách tay, máy tính bàn, máy tính bảng hoặc điện thoại thông minh thường dùng keo tản nhiệt, mỡ tản nhiệt giữa mặt trên của vỏ CPU và bộ tản nhiệt để làm mát. Keo tản nhiệt đôi khi cũng được sử dụng giữa khuôn CPU và bộ tản nhiệt tích hợp của nó.
Thách thức đối với Mỡ tản nhiệt (Thermal Paste)?
Tính nhất quán của keo tản nhiệt, mỡ tản nhiệt làm cho nó dễ bị hư hỏng, giảm chất lượng tản nhiệt – điều này khác biệt với một số vật liệu tản nhiệt khác. Một hiện tượng phổ biến là hiện tượng keo tản nhiệt bị giảm hoặc mất giữa bề mặt tản nhiệt do việc giãn nở và co nhiệt của mỡ ở các nhiệt độ khác nhau. Điều này ảnh hưởng tới khả năng tản nhiệt của thiết bị.
Một vấn đề khác với một số hợp chất là sự phân tách polyme và các thành phần ma trận chất độn xảy ra ở nhiệt độ cao. Việc mất vật liệu polyme có thể dẫn đến khả năng thấm ướt kém, dẫn đến tăng khả năng chịu nhiệt.
Mỡ silicon chịu nhiệt Shin-Etsu.
Trong các hãng có các sản phẩm mỡ chịu nhiệt, mỡ tản nhiệt, keo tản nhiệt thì hãng Shin-Etsu là cái tên được nhắc nhiều nhất trên thị trường hiện nay. Các sản phẩm mỡ chịu nhiệt, keo tản nhiệt của Shin-Etsu sẽ sử dụng vật liệu hỗn là Silicon – thành phần này giúp mỡ chịu nhiệt có độ ổn định cao khi sử dụng ở các dải nhiệt độ khác nhau.
Hiện tại Shin-Etsu có rất nhiều sản phẩm mỡ chịu nhiệt, keo tản nhiệt khác nhau tùy thuộc vào từng ứng dụng cụ thể khác nhau như:
| Danh mục | Ứng dụng | Model | Đặc tính |
|---|---|---|---|
| Mỡ silicon | Bôi trơn ở nhiệt độ thấp | G-30 Series | Thích hợp để bôi trơn trong các ứng dụng nhiệt độ cực thấp, trong đó không thể sử dụng dầu mỡ bình thường. |
| Bôi trơn ở nhiệt độ cao | G-40 Series | Thích hợp để bôi trơn các vòng bi kín, Hiệu suất tuân thủ MIL-L-15719A. | |
| Bôi trơn các cơ cấu nhựa | G-501 | Không gây nứt ứng suất trên nhựa, Bôi trơn tốt cho thép trên thép. | |
| Ứng dụng kết dính (mô-men xoắn, van điều tiết) | G-330 Series | Nhu cầu ứng dụng chung | |
| G-340 Series | Đối với các ứng dụng ở nhiệt độ thấp, Ít thay đổi về giá trị mô-men xoắn ở nhiệt độ từ -30°C đến +60°C. | ||
| G-630 Series | Đối với vòng bi, gốc dầu không chứa silicon. | ||
| Hợp chất dầu | Cách điện, niêm phong | KS-62F | Chịu nhiệt, dán chắc chắn |
| KS-62M | Chịu nhiệt | ||
| KS-63W | Nhu cầu ứng dụng chung | ||
| KS-64F | Nhu cầu ứng dụng chung, dán | ||
| KS-64 | Hiệu suất đáp ứng thông số kỹ thuật MIL-S-8660B. Mục đích ứng dụng chung | ||
| Bảo vệ cách điện trong không khí có hơi mặn, cách điện | KS-63G | Tuân thủ các tiêu chuẩn của JRS | |
| Tản nhiệt | KS-609 | Độ dẫn nhiệt: 0,73W/m·K, Mục đích chung | |
| KS-613 | Độ dẫn nhiệt: 0,76 W/m·K, Thích hợp cho bầu giữ nhiệt | ||
| G-747 | Độ dẫn nhiệt: 0,90W/m·K | ||
| G-775 | Độ dẫn nhiệt: 3,6 W/m·K, Khả năng chống "pump-out" cao | ||
| G-776 | Độ dẫn nhiệt: 1,3 W/m·K*, Độ nhớt thấp và chảy dầu thấp, Loại dung môi pha loãng | ||
| G-777 | Độ dẫn nhiệt: 3,3 W/m·K, Loại đa năng | ||
| G-765 | Độ dẫn nhiệt: 2,9W/m·K, Ứng dụng chính: IGBT | ||
| G-750 | Độ dẫn nhiệt: 3,5W/m·K, Ứng dụng chính: IGBT | ||
| G-751 | Độ dẫn nhiệt: 4,5W/m·K, Ứng dụng chính: CPU | ||
| X-23-7762 | Độ dẫn nhiệt: 4,0 W/m·K (6,0W/m·K*), Loại dung môi pha loãng, Ứng dụng chính: CPU | ||
| X-23-7783D | Độ dẫn nhiệt: 3,5 W/m·K (5,5W/m·K*), Loại dung môi pha loãng, Ứng dụng chính: CPU | ||
| X-23-7868-2D | Độ dẫn nhiệt: 3,6W/m·K (6,2W/m·K*), Loại dung môi pha loãng, Ứng dụng chính: CPU | ||
| X-23-7921-5 | Độ dẫn nhiệt: 6,0W/m·K, Ứng dụng chính: CPU | ||
| Phớt chân không cao | HIVAC-G | Ổn định oxy hóa nhiệt và ổn định hóa học tốt, Có thể sử dụng cho chân không cao 10-6 Torr | |
| Phớt chống gỉ | KS-622 | Tác dụng chống gỉ tốt trên đồng | |
| Phớt van | KS-65A | Thích hợp để niêm phong và bôi trơn van, khóa vòi và đóng gói các thiết bị hóa chất thông thường | |
| KS-623 |
|||
| Cao su silicon | KS-650N | Cao su silicone không gây phồng rộp, cách điện tốt | |
| KS-651 | Cao su silicon không gây sưng tấy, Đặc tính điện và đặc tính nhiệt độ tốt |