טיפ מקצועי: כיצד לתכנן מערכת פיזור חום יעילה
11 אפריל, 2016
החשיבות של פיזור חום יעיל גוברת מיום ליום בתעשיית האלקטרוניקה. מנכ"ל חברת t-Globel, ד"ר פיליפ בלייזדל, מספק טיפים מעשיים לקוראי Techtime כיצד להתמודד עם האתגר
החשיבות של פיזור חום יעיל גוברת מיום ליום עם העלייה בדרישות הפונקציונליות והתקדמות תהליך המיזעור של מערכות אלקטרוניות. מנכ"ל חברת t-Globel, ד"ר פיליפ בלייזדל, מספק טיפים מעשיים לקוראי Techtime
מאת: ד"ר פיליפ בלייזדל, מנכ"ל חברת t-Globel Technology
בעקבות העלייה התלולה בציפיות השוק מביצועים משופרים של מערכות אלקטרוניות וההפחתה הגדולה במימדים, הפך תחום הניהול התרמי למרכיב קריטי בפיתוח מערכות חדשות. הבנת היסודות של הניהול התרמי, והכרה טובה של החומרים המשמשים לפיזור חום בתעשייה, חיונית להשלמת הפיתוח ומעבר לייצור.
במיוחד עבור קוראי Techtime, מציג ד"ר בלייזדל את יסודות הניהול הפסיבי של חום במערכות אלקטרוניות, ומתמקד בטכניקות ובחומרים הנפוצים ביותר. המאמר מתאר פתרונות thermal gap pads, phase change materials, hermal greases ו-thermal putties.
מעטפת ביצועים תרמית
התעשייה חווה גידול עצום ברמות צפיפות האנרגיה של רכיבים אלקטרוניים. כשהדבר בא ביחד עם מגמת המיזעור, סוגיית הניהול התרמי הופכת קריטית. למרות שניתן לממש מערכות ניהול חום בדרכים שונות, הטכניקה הנפוצה ביותר היא העברת החום באמצעות מגע מהנקודות שבהן החום נוצר, אל משטחי הפיזור שלו (heat sink).
כדי להקטין את ההתנגדות להולכת חום של חומרים וחלקים (thermal interface materials), לעתים רבות משולבים חומרי מילוי בתוך החיבורים והמשטחים המוצמדים לזה לזה כדי להתגבר על מרווחים זעירים. מכאן שהטיפול בהם הוא חלק בלתי נפרד מתהליך הייצור האלקטרוני, ובא לידי ביטוי בכל פעם שמתבצעת הצמדה כלשהיא בין משטחים קשיחים.
כללית, מתקיימים מפגשים מסוגים שונים בין הרכיב מייצר החום לבין המתקן מפזר החום. חלק מהמפגשים האלה ייעשה בצורה של חיבור קבע כמו באמצעות הלחמה או הדבקה, במקרים אחרים דווקא חיבורים לא קבועים יהיו חלק בלתי נפרד מנתיב הולכת החום במערכת.
חיספוס,שטיחות ומעבר חום
כאשר משטחים כאלה מהודקים אחד לשני, כמעט תמיד רק חלק קטן מהם ייצור מגע פיסי ממשי, עקב תופעות של מיקרו-חיספוס וגליות של המשטח. לתופעה הזו יש השפעות רבות על פיזור החום, שכן המרווחים הזעירים מתמלאים באוויר המתאפיין במוליכות חום נמוכה.
מכאן שחוסר האחידות של המשטחים הממשיים הוא גורם מרכזי בהתנגדות הכללית של המשטח להעברת חום. כדי להקטין את התנגדות העברת החום הזו, משתמשים בחומרי מילוי המוכרים בכינוי הכללי: thermal interface materials.
רמת השטיחות או הגליות של המשטח מוגדרת באמצעות השוואת ההבדלים בין הנקודות הגבוהות ביותר לנקודות הנמוכות ביותר מתוך הדגימה שנלקחה, והשוואת התוצאה אל תקן ייחוס. כך למשל, מתייחסים אל רמת שטיחות של כ-4 מיקרו-מטר לסמ"ר, כאל רמה מספיקה ברוב המקרים להצמדת מפזרי חום (heatsinks) יעילים.
רמת החיספוס של משטח (גימור, finish) מוגדרת כסטייה הממוצעת מקו הגובה המרכזי של המשטח. באופן כללי, כדי להשיג רמת התנגדות נמוכה להעברת חום, רמת החיספוס של המשטח צריכה להיות בטווח של 1.27μm-1.5μm.
צריך לזכור שבחירת החומר התרמי המקשר תלויה בגורמים רבים. יש צורך לבחור את חומר ה-TIM הנכון, ולהתאים את התכנון למאפייני המערכת ולתנאי הסביבה שבה היא תתפקד. בחירה נכונה תאריך את חיי המוצר ותשפר את התיפקוד שלו.
לקריאת המאמר המלא: Thermal Management Materials for Microelectronics
חברת t-Globel Technology מיוצגת בישראל על-ידי חברת Digi-Key. תמיכה טכנית: דני חייקין
פורסם בקטגוריות: חדשות , ייצור וקבלנות משנה , תעשייה וניהול
כתבות נוספות העשויות לעניין אותך
