การนำความร้อนของเจลความร้อนเป็นเท่าใด?

เจลระบายความร้อนได้กลายเป็นวัสดุที่ขาดไม่ได้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการกระจายความร้อน ในฐานะซัพพลายเออร์เจลระบายความร้อน ฉันมักจะพบลูกค้าที่สงสัยเกี่ยวกับการนำความร้อนของเจลระบายความร้อน ในบล็อกนี้ ฉันจะเจาะลึกแนวคิดเรื่องการนำความร้อน ความสำคัญของการนำความร้อนในเจลระบายความร้อน และผลกระทบต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างไร

ทำความเข้าใจเกี่ยวกับการนำความร้อน

การนำความร้อนเป็นคุณสมบัติพื้นฐานของวัสดุที่อธิบายความสามารถในการนำความร้อน มันถูกกำหนดให้เป็นปริมาณความร้อนที่ผ่านพื้นที่หน่วยของวัสดุในหนึ่งหน่วยเวลาภายใต้การไล่ระดับอุณหภูมิของหน่วย พูดง่ายๆ ก็คือวัดว่าความร้อนสามารถไหลผ่านวัสดุได้ง่ายแค่ไหน หน่วย SI ของการนำความร้อนคือวัตต์ต่อเมตร - เคลวิน (W/(m·K))

ตัวอย่างเช่น โลหะอย่างทองแดงและอะลูมิเนียมมีค่าการนำความร้อนสูง ทองแดงมีค่าการนำความร้อนประมาณ 400 W/(m·K) ซึ่งหมายความว่าสามารถถ่ายเทความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพมาก ในทางกลับกัน วัสดุอย่างไม้หรือพลาสติกมีค่าการนำความร้อนต่ำกว่ามาก โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 0.1 - 0.5 W/(m·K) ทำให้เป็นตัวนำความร้อนได้ไม่ดี

การนำความร้อนของเจลความร้อน

เจลระบายความร้อนเป็นวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อน (TIM) ประเภทหนึ่งที่ใช้อุดช่องว่างระดับจุลภาคระหว่างส่วนประกอบที่สร้างความร้อน (เช่น CPU หรือ GPU) และแผงระบายความร้อน การทำเช่นนี้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนจากส่วนประกอบไปยังแผงระบายความร้อน ซึ่งช่วยลดอุณหภูมิการทำงานของอุปกรณ์

ค่าการนำความร้อนของเจลระบายความร้อนอาจแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับองค์ประกอบและสูตรของเจล โดยทั่วไป เจลระบายความร้อนมีค่าการนำความร้อนอยู่ระหว่าง 1 W/(m·K) ถึง 10 W/(m·K) เจลระบายความร้อนประสิทธิภาพสูงบางตัวสามารถบรรลุค่าการนำความร้อนที่สูงกว่า 10 W/(m·K) ได้

ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อการนำความร้อนของเจลระบายความร้อน ได้แก่ :

วัสดุฟิลเลอร์

เจลระบายความร้อนส่วนใหญ่ประกอบด้วยวัสดุตัวเติมที่นำความร้อนได้ เช่น อลูมิเนียมออกไซด์ โบรอนไนไตรด์ หรืออนุภาคเงิน สารตัวเติมเหล่านี้จะเพิ่มการนำความร้อนของเจลโดยให้ความร้อนไหลผ่าน ชนิด ขนาด และเปอร์เซ็นต์การโหลดของวัสดุตัวเติมมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการนำความร้อนโดยรวมของเจล ตัวอย่างเช่น โบรอนไนไตรด์มีค่าการนำความร้อนค่อนข้างสูง และสามารถเพิ่มความสามารถในการถ่ายเทความร้อนของเจลระบายความร้อนได้อย่างมากเมื่อใช้เป็นสารตัวเติม

โพลีเมอร์เมทริกซ์

เมทริกซ์โพลีเมอร์ของเจลระบายความร้อนยังมีบทบาทในการกำหนดค่าการนำความร้อนด้วย โดยทั่วไปโพลีเมอร์จะมีค่าการนำความร้อนต่ำ อย่างไรก็ตาม การเลือกใช้โพลีเมอร์อาจส่งผลต่อการกระจายตัวของวัสดุตัวเติมและคุณสมบัติทางกายภาพโดยรวมของเจล โพลีเมอร์ที่ทำจากซิลิโคนมักใช้ในเจลระบายความร้อนเนื่องจากมีความยืดหยุ่นที่ดี มีความเสถียรทางเคมี และมีคุณสมบัติในการปล่อยก๊าซต่ำ

การเชื่อมโยงข้ามและสถานะการรักษา

กระบวนการเชื่อมโยงข้ามและสถานะการรักษาของเจลระบายความร้อนสามารถส่งผลต่อการนำความร้อนได้ เจลที่เชื่อมต่อกันอย่างดีสามารถให้ความเสถียรทางกลได้ดีขึ้น และอาจเพิ่มการสัมผัสระหว่างอนุภาคตัวเติม ซึ่งนำไปสู่การถ่ายเทความร้อนที่ดีขึ้น

ความสำคัญของการนำความร้อนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ความร้อนที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดปัญหาต่างๆ มากมาย รวมถึงประสิทธิภาพที่ลดลง อายุการใช้งานสั้นลง และแม้แต่ความล้มเหลวของอุปกรณ์ ดังนั้นการกระจายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์

เจลระบายความร้อนที่มีค่าการนำความร้อนสูงสามารถถ่ายเทความร้อนจากส่วนประกอบที่สร้างความร้อนไปยังแผงระบายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งช่วยรักษาส่วนประกอบให้อยู่ในช่วงอุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสมที่สุด ตัวอย่างเช่น ในคอมพิวเตอร์แล็ปท็อป CPU จะสร้างความร้อนจำนวนมากระหว่างการทำงาน หากเจลระบายความร้อนระหว่าง CPU และตัวระบายความร้อนมีค่าการนำความร้อนต่ำ ความร้อนจะไม่ถูกถ่ายโอนอย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้อุณหภูมิของ CPU สูงขึ้น สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การควบคุมความร้อน โดยที่ CPU ลดประสิทธิภาพลงเพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไป

การใช้เจลระบายความร้อนที่มีค่าการนำความร้อนต่างกัน

ต่ำ - ถึงปานกลาง - ความร้อน - เจลนำความร้อน (1 - 5 W/(m·K))

เจลระบายความร้อนเหล่านี้เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีการสร้างความร้อนค่อนข้างต่ำ มักใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค เช่น สมาร์ทโฟน แท็บเล็ต และไฟ LED ในอุปกรณ์เหล่านี้ การใช้พลังงานและความร้อนที่ปล่อยออกมาไม่สูงมาก ดังนั้นเจลระบายความร้อนที่มีค่าการนำความร้อนปานกลางจึงสามารถตอบสนองข้อกำหนดการกระจายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เจลนำความร้อนความร้อนสูง - การนำความร้อน (5 - 10 W/(m·K) ขึ้นไป)

เจลระบายความร้อนการนำความร้อนสูงใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูง เช่น เซิร์ฟเวอร์ คอมพิวเตอร์สำหรับเล่นเกม และเครื่องขยายกำลัง อุปกรณ์เหล่านี้สร้างความร้อนจำนวนมาก และจำเป็นต้องมีเจลระบายความร้อนที่มีค่าการนำความร้อนสูงเพื่อให้แน่ใจว่ามีการถ่ายเทความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพและป้องกันความร้อนสูงเกินไป

ผลิตภัณฑ์เจลระบายความร้อนของเรา

ในฐานะซัพพลายเออร์เจลระบายความร้อน เรามีผลิตภัณฑ์เจลระบายความร้อนที่หลากหลายซึ่งมีการนำความร้อนที่แตกต่างกัน เพื่อตอบสนองความต้องการที่หลากหลายของลูกค้าของเรา ของเราเจลซิลิโคนสำหรับอุดรูเป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับการใช้งานมากมาย มีความยืดหยุ่นและความสอดคล้องที่ดีเยี่ยม ช่วยให้สามารถเติมเต็มช่องว่างระหว่างส่วนประกอบและแผงระบายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ค่าการนำความร้อนของ Silicone Putty Gel ของเราสามารถปรับแต่งได้ตามความต้องการเฉพาะของลูกค้า ตั้งแต่ 2 W/(m·K) ถึง 8 W/(m·K)

ของเราเจลนำความร้อนเป็นอีกหนึ่งผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพสูง ได้รับการผสมสูตรด้วยวัสดุตัวเติมขั้นสูงเพื่อให้ได้ค่าการนำความร้อนสูง เจลนี้เหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูงที่การกระจายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพเป็นสิ่งสำคัญ

การเลือกเจลระบายความร้อนที่เหมาะสม

เมื่อเลือกเจลระบายความร้อน สิ่งสำคัญคือต้องคำนึงถึงปัจจัยต่อไปนี้:

การนำความร้อน

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ค่าการนำความร้อนของเจลควรตรงกับข้อกำหนดการกระจายความร้อนของอุปกรณ์ สำหรับการใช้งานที่มีกำลังไฟสูง แนะนำให้ใช้เจลระบายความร้อนที่มีค่าการนำความร้อนสูง

คุณสมบัติทางกายภาพ

คุณสมบัติทางกายภาพของเจลระบายความร้อน เช่น ความหนืด ความแข็ง และความยืดหยุ่น ก็มีความสำคัญเช่นกัน สามารถใช้เจลที่มีความหนืดที่เหมาะสมได้อย่างง่ายดาย ในขณะที่ความยืดหยุ่นที่ดีช่วยให้มั่นใจได้ถึงการสัมผัสที่ดีระหว่างส่วนประกอบและตัวระบายความร้อน

ความคงตัวทางเคมี

เจลระบายความร้อนควรมีความเสถียรทางเคมีเพื่อป้องกันการย่อยสลายเมื่อเวลาผ่านไป นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการใช้งานระยะยาว

ค่าใช้จ่าย

ต้นทุนถือเป็นการพิจารณาในการตัดสินใจซื้อเสมอ สิ่งสำคัญคือต้องรักษาสมดุลระหว่างข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพกับต้นทุนของเจลระบายความร้อน

ติดต่อเราเพื่อจัดซื้อจัดจ้าง

หากคุณสนใจผลิตภัณฑ์เจลระบายความร้อนของเรา หรือมีคำถามเกี่ยวกับการนำความร้อนและการเลือกเจลระบายความร้อน โปรดติดต่อเรา เรามีทีมผู้เชี่ยวชาญที่สามารถให้คำแนะนำและวิธีแก้ปัญหาอย่างมืออาชีพแก่คุณได้ ไม่ว่าคุณจะเป็นผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กหรือผู้ใช้ในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ เราสามารถตอบสนองความต้องการเจลระบายความร้อนของคุณได้

อ้างอิง

• Incropera, FP, และ DeWitt, DP (2002) พื้นฐานของความร้อนและการถ่ายเทมวล จอห์น ไวลีย์ แอนด์ ซันส์
• เคฮิลล์, ดีจี, ฟอร์ด, ดับบลิวเค, กู๊ดสัน, KE, มาฮาน, จีดี, มาจุมดาร์, เอ., มาริส, เอชเจ, … & ฟิลพอต, เอสอาร์ (2003) การขนส่งความร้อนระดับนาโน วารสารฟิสิกส์ประยุกต์, 93(2), 793 - 818.
• วัง, X. และ Zhao, Y. (2018) วัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อน: มุมมองทางประวัติศาสตร์ สถานะ และความท้าทายในอนาคต วารสารวัสดุอิเล็กทรอนิกส์, 47(10), 5435 - 5451.