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सीपीयू/जीपीयू चिप सिलिकॉन थर्मल पैड

2024-07-10

सीपीयू/जीपीयू चिप सिलिकॉन थर्मल पैडआधुनिक प्रोसेसरों द्वारा उत्पन्न ऊष्मा के प्रबंधन में इनकी महत्वपूर्ण भूमिका होती है। सीपीयू और जीपीयू से ऊष्मा को कुशलतापूर्वक स्थानांतरित करके... ऊष्मा सिंक, इनथर्मल इंटरफ़ेस सामग्री स्थिर परिचालन तापमान बनाए रखने और समग्र उपकरण विश्वसनीयता में सुधार करने में मदद करता है। डेटा केंद्रों, गेमिंग सिस्टम और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में कंप्यूटिंग शक्ति में लगातार वृद्धि के साथ, सिलिकॉन थर्मल पैड प्रभावी चिप कूलिंग के लिए ये आवश्यक घटक बन गए हैं।

थर्मल कंडक्टिव सिलिकॉन शीट एक प्रकार की थर्मल कंडक्टिव माध्यम सामग्री है जिसे सिलिकॉन को आधार सामग्री और विभिन्न सहायक सामग्रियों जैसे धातु ऑक्साइड के साथ एक विशेष प्रक्रिया द्वारा संश्लेषित किया जाता है। उद्योग में, इसे थर्मल कंडक्टिव सिलिकॉन पैड, थर्मल कंडक्टिव सिलिकॉन शीट, सॉफ्ट थर्मल कंडक्टिव पैड, थर्मल कंडक्टिव सिलिकॉन गैस्केट आदि भी कहा जाता है। इसे विशेष रूप से अंतरालों के माध्यम से ऊष्मा स्थानांतरण की डिज़ाइन योजनाओं के लिए बनाया जाता है। यह अंतरालों को भर सकता है और ऊष्मा स्थानांतरण प्रक्रिया को पूर्ण कर सकता है। हीट टीआरयह तापन भाग और ऊष्मा अपव्यय भाग के बीच संचार का काम करता है। साथ ही, यह इन्सुलेशन, शॉक एब्जॉर्बेंस, सीलिंग आदि का कार्य भी करता है। यह उपकरणों के लघुकरण और अति-पतलेपन की डिज़ाइन आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है। यह अत्यधिक प्रसंस्करण योग्य और उपयोग में आसान है, और इसकी मोटाई की व्यापक रेंज में उपयोग किया जा सकता है। यह एक उत्कृष्ट ताप चालक भराई सामग्री है।

ऊष्मीय चालक सिलिकॉन शीट की उत्पादन प्रक्रिया में मुख्य रूप से निम्नलिखित चरण शामिल हैं: कच्चे माल की तैयारी → प्लास्टिकीकरण, मिश्रण → मोल्डिंग और वल्कनीकरण → ट्रिमिंग और कटिंग → निरीक्षण, आदि।

प्रक्रिया प्रवाह:

1. कच्चे माल की तैयारी

सामान्य कार्बनिक सिलिकॉन की तापीय चालकता आमतौर पर केवल 0.2 W/m·K होती है। हालांकि, सामान्य सिलिकॉन में तापीय चालकता बढ़ाने वाले पदार्थ मिलाने से इसकी तापीय चालकता में सुधार हो सकता है। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले तापीय चालकता बढ़ाने वाले पदार्थ धातु ऑक्साइड (जैसे Al2O3, MgO, BeO आदि) और धातु नाइट्राइड (जैसे SiN, AlN, BN आदि) हैं। पदार्थ की तापीय चालकता न केवल पदार्थ से संबंधित होती है, बल्कि कण आकार वितरण, आकृति विज्ञान, इंटरफ़ेस संपर्क और तापीय चालकता बढ़ाने वाले पदार्थ के अणु के भीतर बंधन की डिग्री से भी निकटता से संबंधित होती है। सामान्यतः, रेशेदार या पन्नी के आकार के तापीय चालकता बढ़ाने वाले पदार्थों की तापीय चालकता बेहतर होती है।

2. प्लास्टिकीकरण और मिश्रण

सिलिकॉन प्रसंस्करण में प्लास्टिकीकरण और मिश्रण एक प्रक्रिया है, जिसमें कच्चे रबर के आणविक भार और चिपचिपाहट को कम करने के लिए यांत्रिक या रासायनिक विधियों का उपयोग किया जाता है, ताकि इसकी प्लास्टिसिटी में सुधार हो सके और मिश्रण और मोल्डिंग द्वारा आगे की प्रक्रियाओं की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए उपयुक्त तरलता प्राप्त हो सके। ऊष्मीय चालक सिलिकॉन शीट बनाने के लिए कच्चे माल को आमतौर पर यांत्रिक उच्च गति हिलाने से नष्ट किया जाता है। रंग मिलान और मिश्रण के बाद, दूधिया सफेद सिलिकॉन विभिन्न रंगों के फ्लेक्स में परिवर्तित हो जाता है।

3. मोल्डिंग वल्कनीकरण

यदि आप एक नरम, लचीली और तन्य ऊष्मीय चालक सिलिकॉन शीट बनाना चाहते हैं, तो आपको द्वितीयक वल्कनीकरण से गुज़रे हुए कार्बनिक सिलिकॉन का उपयोग करना होगा। वल्कनीकरण को वास्तव में उपचार प्रक्रिया भी कहा जा सकता है। पहले चरण में तरल ऊष्मीय चालक सिलिकॉन को गर्म करके आकार देने के बाद, इसकी क्रॉस-लिंकिंग घनत्व पर्याप्त नहीं होती है। ऊष्मीय चालक सिलिकॉन शीट की तन्यता शक्ति, लचीलापन, कठोरता, सूजन की मात्रा, घनत्व और ऊष्मीय स्थिरता बढ़ाने के लिए इसे आगे वल्कनीकृत करना आवश्यक है। यह प्राथमिक वल्कनीकरण से कहीं बेहतर है। यदि द्वितीयक वल्कनीकरण नहीं किया जाता है, तो उत्पादित ऊष्मीय चालक सिलिकॉन शीट के प्रदर्शन पर कुछ हद तक असर पड़ सकता है, और बेहतर प्रदर्शन वाला उत्पाद प्राप्त नहीं हो सकता है। प्राथमिक वल्कनीकरण के बाद उत्पाद के पैरामीटर द्वितीयक वल्कनीकरण के बाद के पैरामीटर से बिल्कुल भिन्न होते हैं, जो वास्तविक संचालन प्रक्रिया और चरणों से भी संबंधित है।

4. छंटाई और कटाई

उच्च तापमान पर उपचारित ऊष्मीय चालक सिलिकॉन शीट को कुछ समय के लिए रखा जाना चाहिए और विभिन्न आकारों और विशिष्टताओं में काटने से पहले इसे प्राकृतिक रूप से ठंडा होने देना चाहिए। अन्य किसी भी तीव्र शीतलन विधि का प्रयोग नहीं किया जा सकता है। अन्यथा, यह ऊष्मीय चालक सिलिकॉन पैड के उत्पाद प्रदर्शन को सीधे प्रभावित करेगा।

5. तैयार उत्पाद का निरीक्षण

तैयार उत्पादों के निरीक्षण के लिए जिन मुख्य चीजों की आवश्यकता होती है उनमें शामिल हैं: तापीय चालकता, तापमान प्रतिरोध सीमा, आयतन प्रतिरोधकता, वोल्टेज प्रतिरोध, ज्वाला मंदता, तन्यता शक्ति, कठोरता, मोटाई आदि।

ऊष्मीय चालक सिलिकॉन शीट के लाभ

1. यह सामग्री अपेक्षाकृत नरम है, इसमें अच्छा संपीड़न प्रदर्शन, अच्छी तापीय चालकता और इन्सुलेशन प्रदर्शन है, मोटाई की अपेक्षाकृत बड़ी समायोज्य सीमा है, गुहाओं को भरने के लिए उपयुक्त है, और दोनों तरफ प्राकृतिक चिपचिपाहट है, मजबूत संचालन क्षमता और रखरखाव क्षमता है;

2. ऊष्मीय चालक सिलिकॉन शीट चुनने का मुख्य उद्देश्य ऊष्मा स्रोत की सतह और ऊष्मा अपव्यय उपकरण की संपर्क सतह के बीच संपर्क ऊष्मीय प्रतिरोध को कम करना है। ऊष्मीय चालक सिलिकॉन शीट संपर्क सतह पर मौजूद अंतरालों को बहुत अच्छी तरह से भर सकती हैं;

3. चूंकि हवा ऊष्मा की खराब चालक है, इसलिए यह संपर्क सतहों के बीच ऊष्मा के स्थानांतरण में गंभीर रूप से बाधा उत्पन्न करेगी। ऊष्मा स्रोत और ऊष्मा सिंक के बीच ऊष्मीय चालक सिलिकॉन शीट लगाने से संपर्क सतह से हवा को बाहर निकाला जा सकता है;

4. ऊष्मीय चालक सिलिकॉन शीट के अतिरिक्त, ऊष्मा स्रोत और ऊष्मा रोधक के बीच संपर्क सतह को बेहतर और पूर्ण रूप से जोड़ा जा सकता है, और आमने-सामने का संपर्क प्राप्त किया जा सकता है। तापमान प्रतिक्रिया से न्यूनतम संभव तापमान अंतर प्राप्त किया जा सकता है;

5. ऊष्मीय चालकता वाली सिलिकॉन शीट का ऊष्मीय चालकता गुणांक समायोज्य होता है, और इसकी ऊष्मीय स्थिरता भी बेहतर होती है;

6. ऊष्मीय चालक सिलिकॉन शीट संरचना की प्रक्रिया सहनशीलता को पाट सकती है और हीट सिंक और ऊष्मा अपव्यय संरचना की प्रक्रिया सहनशीलता आवश्यकताओं को कम कर सकती है;

7. ऊष्मीय चालक सिलिकॉन शीट में इन्सुलेशन गुण होते हैं (इस विशेषता के लिए उत्पादन के दौरान उपयुक्त सामग्री को जोड़ना आवश्यक है);

8. ऊष्मीय चालक सिलिकॉन शीट में झटके और ध्वनि को अवशोषित करने का प्रभाव होता है;

9. ऊष्मीय चालक सिलिकॉन शीट स्थापना, परीक्षण और पुन: उपयोग के लिए सुविधाजनक है।

ऊष्मीय चालक सिलिकॉन शीट के अनुप्रयोग क्षेत्र

◆एलईडी उद्योग में उपयोग

●एल्यूमीनियम सब्सट्रेट और हीट सिंक के बीच ऊष्मीय चालक सिलिकॉन शीट का उपयोग किया जाता है।

●एल्यूमीनियम सब्सट्रेट और शेल के बीच ऊष्मीय चालक सिलिकॉन शीट का उपयोग किया जाता है

बिजली आपूर्ति उद्योग

इसका उपयोग एमओएस ट्यूब, ट्रांसफार्मर (या कैपेसिटर/पीएफसी इंडक्टर) और हीट सिंक या शेल के बीच ऊष्मा चालन के लिए किया जाता है।

◆संचार उद्योग

●उत्पाद के मदरबोर्ड आईसी और हीट सिंक या शेल के बीच ऊष्मीय चालन और ऊष्मा अपव्यय

●सेट-टॉप बॉक्स डीसी-डीसी आईसी और शेल के बीच ऊष्मीय चालन और ऊष्मा अपव्यय

◆ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में अनुप्रयोग

ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग के अनुप्रयोगों (जैसे ज़ेनॉन लैंप बैलास्ट, ऑडियो, कार सीरीज़ उत्पाद आदि) में थर्मल कंडक्टिव सिलिकॉन शीट का उपयोग किया जा सकता है।

◆पीडीपी/एलईडी टीवी अनुप्रयोग

पावर एम्पलीफायर आईसी, इमेज डिकोडर आईसी और हीट सिंक (शेल) के बीच ऊष्मीय चालन

◆ घरेलू उपकरण उद्योग

माइक्रोवेव ओवन/एयर कंडीशनर (फैन मोटर पावर आईसी और शेल के बीच)/इंडक्शन कुकर (थर्मिस्टर और हीट सिंक के बीच)

ऊष्मीय चालक सिलिकॉन शीट का चयन

◆तापीय चालकता गुणांक का चयन

ऊष्मीय चालकता का चयन मुख्य रूप से ऊष्मा स्रोत की ऊर्जा खपत और ऊष्मा रोधक या ऊष्मा अपव्यय संरचना की ऊष्मा अपव्यय क्षमता पर निर्भर करता है। सामान्यतः, चिप के तापमान विनिर्देश पैरामीटर अपेक्षाकृत कम होते हैं, या वे तापमान के प्रति संवेदनशील होते हैं, या ऊष्मा प्रवाह घनत्व अपेक्षाकृत अधिक होता है (आमतौर पर 0.6w/cm³ से अधिक होने पर ऊष्मा अपव्यय उपचार की आवश्यकता होती है, और आमतौर पर जब सतह 0.04w/cm² से कम होती है, तो केवल प्राकृतिक संवहन उपचार की आवश्यकता होती है)। इन चिप्स या ऊष्मा स्रोतों को ऊष्मा अपव्यय की आवश्यकता होती है, और उच्च ऊष्मीय चालकता वाली ऊष्मीय चालक सिलिकॉन शीट का चयन करने का प्रयास किया जाता है।

उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में आमतौर पर चिप जंक्शन तापमान 85 डिग्री से अधिक नहीं होना चाहिए, और उच्च तापमान परीक्षण के दौरान चिप की सतह का तापमान 75 डिग्री से कम रखने की सलाह दी जाती है। पूरे बोर्ड के घटक मूल रूप से व्यावसायिक स्तर के होते हैं, इसलिए कमरे के तापमान पर सिस्टम का आंतरिक तापमान 50 डिग्री से अधिक नहीं होना चाहिए। पहली सतह, या वह सतह जिससे अंतिम ग्राहक संपर्क कर सकता है, का तापमान कमरे के तापमान पर 45 डिग्री से कम होना चाहिए। उच्च तापीय चालकता वाली सिलिकॉन शीट का चयन करने से डिज़ाइन की आवश्यकताओं को पूरा किया जा सकता है और कुछ डिज़ाइन मार्जिन भी बनाए रखा जा सकता है।

नोट: ऊष्मा प्रवाह घनत्व: इसे प्रति इकाई क्षेत्रफल (1 वर्ग मीटर) प्रति इकाई समय (1 सेकंड) में अनुप्रस्थ काट से गुजरने वाली ऊष्मा की मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाता है। जंक्शन तापमान आमतौर पर आवरण तापमान और उपकरण सतह तापमान से अधिक होता है। जंक्शन तापमान अर्धचालक वेफर से पैकेज उपकरण आवरण तक ऊष्मा के अपव्यय के लिए आवश्यक समय और ऊष्मीय प्रतिरोध को माप सकता है।

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