Termal macun yapıştırıcı

Termal macun yapıştırıcı farkı, Endüstri Teknik açısından elektronik komponentlerin ısı yönetiminde kullanılacak ürünün gerçek görevini doğru belirlemek için kritik bir ayrımdır. Termal macun; komponent ile heat sink, metal chassis veya başka bir soğutucu yüzey arasındaki mikroskobik hava boşluklarını doldurarak ısı transferini desteklemek amacıyla kullanılırken termal yapıştırıcı, termal iletim görevine ek olarak iki parçayı mekanik olarak birbirine bağlayabilen farklı bir ürün sınıfıdır. Bu nedenle bir elektronik parçanın soğutucuya mekanik olarak zaten vida, kelepçe veya başka bir bağlantıyla sabitlendiği uygulamada kürlenmeyen termal compound yeterli olabilirken, mekanik bağlantı elemanı kullanılmadan parçanın aynı zamanda yüzeye sabitlenmesi gerekiyorsa farklı bir ısı iletken silikon veya termal adhesive sistemi değerlendirilmelidir.

Elektronik termal yönetimde en sık yapılan hatalardan biri, “ısı ileten her silikon aynı işi yapar” varsayımıdır. Oysa termal compound, termal yapıştırıcı, gap filler ve termal pad aynı amaç doğrultusunda kullanılabilen fakat farklı boşluk geometrilerine ve montaj yöntemlerine göre geliştirilen ürün sınıflarıdır.

Örneğin heat sink compound olarak kullanılan kürlenmeyen bir termal macun, iki yüzeyin birbirine oldukça yakın olduğu uygulamalarda ince bond line oluşturmak amacıyla kullanılabilir. Böyle bir ürün büyük mekanik boşlukları doldurmak veya komponenti yerinde tutmak için tasarlanmamıştır.

Buna karşılık termal yapıştırıcı kürlenme sonrasında fiziksel bağ oluşturabilir. Bu özellik belirli montajlarda gerekli olabilir ancak bakım, sökme ve komponent değiştirme süreçlerini de etkileyebilir.

Dolayısıyla doğru ürün seçiminin başlangıç noktası, “hangi ürünün termal iletkenliği daha yüksek?” sorusundan önce “bu malzemeden yalnızca ısı transferi mi, yoksa aynı zamanda mekanik sabitleme mi bekliyoruz?” sorusudur.

Termal macun yapıştırıcı farkı temel olarak nedir?

Termal macun yapıştırıcı farkı en basit şekilde ürünün kürlenme ve mekanik bağ oluşturma davranışı üzerinden açıklanabilir.

Termal macun veya heat sink compound çoğunlukla gres benzeri, kürlenmeyen ve iki yüzey arasında ince bir termal arayüz oluşturmak amacıyla kullanılan malzemedir.

Uygulama sonrasında sertleşmez.

İki parçayı kimyasal olarak birbirine yapıştırmaz.

Komponentin yerinde tutulmasını sağlamaz.

Ana görevi mikroskobik hava boşluklarını doldurarak komponent ile soğutucu arasındaki termal temasın iyileştirilmesine yardımcı olmaktır.

Termal yapıştırıcı ise kürlenerek iki yüzey arasında mekanik bağlantı oluşturabilir.

Bazı sistemler tek bileşenli olabilir.

Bazıları iki bileşenli çalışabilir.

Bazı ürünlerin oda sıcaklığında kürlenmesi mümkünken bazı sistemler ısıyla hızlandırılabilir.

Burada kürlenmenin kendisi önemli bir tasarım kriteridir.

Termal macun kullanılan bağlantıda komponenti sabitlemek için başka bir mekanizma gerekir.

Vida kullanılabilir.

Clamp kullanılabilir.

Yaylı bağlantı kullanılabilir.

Mekanik muhafaza komponenti heat sink üzerine bastırabilir.

Termal yapıştırıcı kullanılan sistemde ise yapıştırıcı bu mekanik görevin en az bir bölümünü üstlenebilir.

Ancak bunun karşılığında bağlantının daha sonra sökülmesi zorlaşabilir.

Bu nedenle ürün sınıfları yalnızca termal iletkenlik üzerinden birbirine alternatif olarak değerlendirilmemelidir.

Isı iletken silikon nedir?

Isı iletken silikon, silikon esaslı bir taşıyıcı yapının termal iletkenliği artırmak amacıyla uygun dolgu maddeleriyle formüle edildiği ürünleri genel olarak ifade edebilir.

Bu ifade tek başına ürünün macun mu, yapıştırıcı mı, pad mi yoksa encapsulant mı olduğunu söylemez.

Aynı kimyasal aile içerisinde farklı görevleri olan ürünler bulunabilir.

Örneğin bir ürün kürlenmeyen termal compound olabilir.

Başka bir ürün kürlendikten sonra elastomerik bağ oluşturabilir.

Bir başkası kalın boşlukları doldurmak amacıyla gap filler olarak geliştirilebilir.

Dolayısıyla “ısı iletken silikon lazım” ifadesi teknik seçim için yeterli değildir.

Uygulamada şu bilgiler netleştirilmelidir:

• Komponent ile soğutucu arasındaki gerçek boşluk ne kadar?
• Mekanik sabitleme mevcut mu?
• Ürün kürlenmeli mi, kürlenmemeli mi?
• Sistem daha sonra sökülecek mi?
• Elektriksel izolasyon gerekli mi?
• Çalışma sıcaklığı nedir?
• Termal arayüz ne kadar ince tutulabilir?
• Seri üretimde manuel mi otomatik mı uygulanacak?

Bu sorular cevaplandıktan sonra doğru silikon sınıfı belirlenebilir.

Endüstri Teknik, termal yönetim uygulamalarında malzemenin yalnızca katalog değerini değil, gerçek montaj geometrisini dikkate alan yaklaşımı önemser.

Kürlenmeyen termal macun nasıl çalışır?

Kürlenmeyen termal compound’un çalışma prensibi iki katı yüzey arasındaki hava boşluklarını azaltmaya dayanır.

Elektronik komponentin metal tabanı ile heat sink yüzeyi dışarıdan tamamen düz görünebilir.

Ancak mikroskobik seviyede yüzeylerde tepeler ve çukurlar bulunur.

İki parça birbiri üzerine yerleştirildiğinde gerçek temas yalnızca belirli noktalarda gerçekleşebilir.

Arada kalan bölgelerde hava bulunur.

Havanın termal iletkenliği oldukça düşük olduğundan bu mikro boşluklar ısı transferini sınırlandırabilir.

Termal compound bu boşluklara girer.

Metal yüzeylerin arasındaki hava bölgelerinin bir bölümünü daha iyi ısı ileten malzemeyle değiştirir.

Böylece komponentten heat sink’e doğru daha sürekli bir termal yol oluşturulmasına yardımcı olur.

Burada kritik nokta ürünün mümkün olduğunca ince kullanılmasıdır.

Termal macunun amacı iki yüzey arasına kalın bir tabaka eklemek değildir.

Komponent ile metal yüzey birbirine mümkün olduğunca yakın kalmalıdır.

Compound yalnızca yüzey düzensizliklerinde görev yapmalıdır.

Bu nedenle gereğinden fazla termal macun sürmek daha iyi soğutma anlamına gelmez.

Termal yapıştırıcı nasıl çalışır?

Termal yapıştırıcıda iki farklı görev aynı ürün içerisinde birleştirilebilir.

Birinci görev ısı transferine yardımcı olmaktır.

İkinci görev mekanik bağ oluşturmaktır.

Ürün yüzeylere uygulanır.

Komponent doğru konumda yerleştirilir.

Kürlenme süreci başlar.

Kür tamamlandığında malzeme hem termal arayüz hem de yapıştırıcı bağlantı olarak görev yapabilir.

Bu yaklaşım vida veya mekanik clamp kullanımının zor olduğu tasarımlarda değerlendirilebilir.

Ancak mekanik yapıştırma kapasitesi her termal adhesive üründe aynı değildir.

Bağ dayanımı,

sertlik,

elastikiyet,

çalışma sıcaklığı,

termal iletkenlik,

yüzey uyumu

üründen ürüne değişir.

Ayrıca elektronik komponent ile heat sink farklı termal genleşme katsayılarına sahipse yapıştırıcı tabakasının sıcaklık çevrimlerindeki davranışı önem kazanır.

Çok rijit bir bağlantı, genleşme farklarını komponent veya lehim bağlantılarına aktarabilir.

Daha elastomerik ısı iletken silikon yapıştırıcı belirli hareketleri daha kontrollü karşılayabilir.

Dolayısıyla mekanik bağ gereksinimi bulunan uygulamalarda da yalnızca yapışma mukavemetine bakmak yeterli değildir.

Termal macun yapıştırıcı farkı soğutucu bağlantısında nasıl görülür?

Termal macun yapıştırıcı farkı soğutucu bağlantısının tasarımında doğrudan görülür.

Kürlenmeyen termal macun kullanıldığında soğutucu ile elektronik komponentin fiziksel olarak bir arada tutulması için ayrı bir mekanik bağlantı gerekir.

Bir güç transistörü örneğini ele alalım.

Transistörün metal tabanı heat sink üzerine oturur.

Araya ince termal compound uygulanır.

Vida veya clamp transistörü soğutucu yüzeye bastırır.

Mekanik kuvvet yüzeyleri birbirine yaklaştırırken termal macun mikro boşluklara yayılır.

Bağlantının mekanik güvenliği vida tarafından sağlanır.

Termal görevi compound üstlenir.

Termal yapıştırıcı kullanıldığında ise komponent yapıştırıcı yardımıyla soğutucuya bağlanabilir.

Bu durumda bağlantı elemanının tasarımdaki rolü azalabilir veya uygulamaya göre tamamen ortadan kalkabilir.

Ancak servis aşaması değişir.

Vida bağlantısı sökülebilir.

Eski termal compound temizlenebilir.

Yeni ürün uygulanabilir.

Komponent tekrar monte edilebilir.

Kürlenmiş termal adhesive bağlantıda ise komponenti heat sink’ten ayırmak daha zor olabilir.

Bu ayrım özellikle pahalı güç modülleri ve servis edilmesi planlanan endüstriyel cihazlarda önemlidir.

Soğutucu bağlantısı neden sadece termal malzemeye bağlı değildir?

Soğutucu bağlantısı bütünsel bir mekanik ve termal tasarımdır.

İyi bir termal compound kullanılması kötü heat sink tasarımını otomatik olarak düzeltmez.

Soğutucu çok küçük olabilir.

Hava akışı yetersiz olabilir.

Fan yanlış yönde çalışabilir.

Heat sink yüzeyi komponentle tam oturmayabilir.

Mekanik baskı eşit olmayabilir.

Termal macun gereğinden kalın uygulanmış olabilir.

Bütün bu durumlar komponent sıcaklığını etkileyebilir.

Bu nedenle termal arayüz malzemesinin katalogdaki W/mK değeri toplam sistem performansının yalnızca bir parçasıdır.

Termal yolun tamamı değerlendirilmelidir.

Elektronik junction bölgesi.

Komponent paketi.

Paket ile termal arayüz arasındaki temas.

Termal arayüz malzemesi.

Heat sink.

Soğutucu ile ortam arasındaki ısı transferi.

Bu zincirin en zayıf noktası toplam sıcaklık performansını sınırlayabilir.

Termal arayüz kalınlığı ürün seçiminde neden önemlidir?

Termal compound ürünlerinde ince bond line çoğunlukla istenen çalışma şeklidir.

İki yüzey birbirine zaten yakınsa termal macun uygun bir çözüm olabilir.

Ancak arada belirgin fiziksel boşluk varsa yaklaşım değişir.

Örneğin komponent ile metal chassis arasında 2 mm mesafe varsa bu alanı termal macunla doldurmak, ürünü kendi kullanım sınıfının dışında değerlendirmek anlamına gelebilir.

Bu durumda termal gap filler veya uygun kalınlıkta pad gibi farklı ürün sınıfları araştırılmalıdır.

Termal adhesive kullanılacaksa da yapıştırıcı tabakanın önerilen uygulama kalınlığı dikkate alınmalıdır.

Gereğinden kalın adhesive tabaka mekanik bağlantı geometrisini ve termal direnci etkileyebilir.

Dolayısıyla ürün seçiminde önce boşluk ölçülmelidir.

“Heat sink var, termal silikon lazım” yaklaşımı yeterli değildir.

Gerçek gap bilinmeden doğru ürün sınıfı belirlenemez.

Isı iletken silikon yapıştırıcı ne zaman değerlendirilebilir?

Isı iletken silikon yapıştırıcılar, termal transfer ile elastik mekanik bağın aynı bağlantıda gerekli olduğu uygulamalarda değerlendirilebilir.

Silikon kimyasının elastomerik karakteri sıcaklık değişimlerinde belirli hareketlerin karşılanmasına yardımcı olabilir.

Bu durum metal heat sink ile farklı termal genleşmeye sahip elektronik modül arasında önem kazanabilir.

Örneğin alüminyum soğutucu ile seramik veya farklı plastik gövdeli elektronik parça aynı sıcaklık değişiminde aynı miktarda hareket etmeyebilir.

Elastik yapıştırıcı bağlantı, belirli termal genleşme farklarını kendi deformasyonu içerisinde karşılayabilir.

Ancak bu her uygulamada silikon adhesive kullanılması gerektiği anlamına gelmez.

Komponent ağırsa,

yüksek mekanik yük taşıyorsa,

şok veya darbe görüyorsa,

yapısal güvenlik kritikse

ürünün gerçek yapışma dayanımı ayrıca değerlendirilmelidir.

Termal iletim sağlayan bir silikon ürünün mekanik olarak otomatik şekilde yüksek dayanımlı yapısal adhesive olduğu varsayılmamalıdır.

Termal macun yapıştırıcı farkı montaj ve bakım sürecini nasıl etkiler?

Termal macun yapıştırıcı farkı üretim hattının yanı sıra ürünün bütün servis ömrünü etkiler.

Kürlenmeyen termal compound kullanılan bağlantı genellikle sökülebilir.

Mekanik vida veya clamp çıkarılır.

Komponent heat sink’ten ayrılır.

Eski compound temizlenir.

Yüzey kontrol edilir.

Yeni termal ürün uygulanır.

Montaj tekrar yapılır.

Bu yapı bakım yapılan endüstriyel makinelerde önemli olabilir.

Termal adhesive bağlantıda ise söküm daha farklıdır.

Kürlenmiş ürün iki yüzeyi fiziksel olarak birbirine bağladığından komponentin ayrılması için mekanik veya uygun proses yöntemleri gerekebilir.

Söküm sırasında elektronik paket veya PCB zarar görebilir.

Heat sink yüzeyinde yapıştırıcı kalıntıları kalabilir.

Yeni komponent monte edilmeden önce yüzey tekrar hazırlanmalıdır.

Bu nedenle ürünün ilk montajdaki kolaylığı kadar ilerideki bakım stratejisi de göz önünde bulundurulmalıdır.

Mekanik sabitleme varsa termal yapıştırıcı gerekli midir?

Her zaman değil.

Komponent güvenilir bir vida veya clamp sistemiyle heat sink üzerine sabitlenmişse temel mekanik görev zaten çözülmüş olabilir.

Bu durumda kürlenmeyen termal compound daha uygun bir seçenek olabilir.

Özellikle bakım gerektiren ekipmanlarda bu yapı servis işlemini kolaylaştırır.

Ancak mekanik bağlantı elemanının bulunmadığı veya tasarım nedeniyle kullanılamadığı bazı sistemlerde termal adhesive değerlendirilebilir.

Örneğin küçük bir elektronik modül geniş bir metal gövde üzerine monte edilecek ancak vida için alan bulunmuyorsa yapıştırıcı bağlantı düşünülebilir.

Bununla birlikte komponentin ağırlığı, yüzey alanı ve çalışma ortamı mutlaka değerlendirilmelidir.

Yalnızca “yapıştırıcı kullanırsak vida gerekmez” yaklaşımı yeterli değildir.

Bağlantının mekanik ömrü doğrulanmalıdır.

Termal macun neden kuruması gereken silikon değildir?

Klasik RTV silikonlar havadaki nemle reaksiyona girerek kürlenebilir.

Termal compound sınıfındaki bazı ürünler ise bilerek kürlenmeyen yapıdadır.

Bu nedenle termal macunun uygulanmasından sonra “kaç saatte kurur?” sorusu her ürün için doğru bir soru değildir.

Örneğin kürlenmeyen heat sink compound sertleşmeden görev yapar.

Gres benzeri yapı yüzeyler arasında kalır.

Bu karakter komponent söküldüğünde ürünün yeniden görülebilmesini sağlar.

RTV tipi termal yapıştırıcıda ise durum farklıdır.

Silikon uygulandıktan sonra kürlenir.

Elastomerik yapı meydana gelir.

Komponent ile soğutucu arasında kalıcı veya yarı kalıcı bağ oluşabilir.

Dolayısıyla ürün isminde “silikon” bulunması kür mekanizmasını açıklamak için yeterli değildir.

Teknik veri mutlaka kontrol edilmelidir.

Elektriksel izolasyon gerekli olduğunda ne yapılmalıdır?

Termal yönetim ile elektriksel izolasyon bazı tasarımlarda aynı arayüzde birlikte çözülmelidir.

Komponentin metal tabanı elektriksel olarak iletken olabilir.

Heat sink’in şasi potansiyelinde olması gerekebilir.

Bu durumda yalnızca termal compound kullanmak yeterli olmayabilir.

Elektriksel olarak yalıtkan pad,

izolatör,

seramik ara parça

veya uygun termal izolasyon sistemi gerekebilir.

Kullanılan termal macunun elektriksel özellikleri ürün bazında kontrol edilmelidir.

Genel olarak “silikon elektrik iletmez” varsayımı üzerinden kritik elektronik montaj yapılmamalıdır.

Termal adhesive için de aynı prensip geçerlidir.

Elektriksel izolasyon gerekiyorsa ürünün ilgili teknik değerleri doğrulanmalıdır.

Fazla termal ürün neden daha iyi değildir?

Bu konu hem termal macunda hem yapıştırıcıda önemlidir.

Macun gereğinden fazla uygulanırsa bond line kalınlaşabilir.

Montaj sırasında fazla ürün kenarlara taşabilir.

Compound tüketimi artar.

Çevrede gereksiz kirlenme oluşabilir.

Termal adhesive gereğinden fazla kullanılırsa benzer şekilde termal yol uzayabilir ve kürlenme geometrisi değişebilir.

Ayrıca yapıştırıcı taşması çevredeki komponentlere ulaşabilir.

Doğru miktar yüzeyin gerçek ihtiyacına göre belirlenmelidir.

Seri üretimde tekrarlanabilir dispensing bu nedenle önemlidir.

Her komponentte benzer hacim uygulanması, montajlar arasında daha tutarlı sonuç elde edilmesine yardımcı olur.

Manuel uygulamada ise operatör talimatı açık olmalıdır.

“Sür ve monte et” yaklaşımı yerine dozaj ve yüzey alanı tanımlanmalıdır.

Termal ürün seçiminde viskozite neden önemlidir?

Viskozite uygulama prosesini belirleyen temel parametrelerden biridir.

Yüksek viskoziteli termal macun yüzey üzerinde kontrollü kalabilir.

Ancak otomatik dispensing için daha yüksek basınç veya farklı pompa teknolojisi gerekebilir.

Düşük viskoziteli yapıştırıcı daha kolay yayılabilir ancak dikey yüzeylerde akma gösterebilir.

Non-flowing yapıştırıcı dikey montajlarda daha kontrollü kalabilir.

Ürün sınıfı seçilirken yalnızca kürlenmiş özellikler değil, uygulama öncesi reoloji de incelenmelidir.

Seri üretimde dispensing süresi,

nozzle çapı,

pompa basıncı,

uygulama deseni

ürünün viskozitesinden etkilenebilir.

Bu parametreler çevrim süresini doğrudan değiştirebilir.

Termal direnç nasıl karşılaştırılmalıdır?

W/mK değeri malzemenin iletkenliğini ifade eder.

Termal resistance ise gerçek geometrinin ısı geçişine karşı oluşturduğu direnci anlamaya yardımcı olur.

İki ürün karşılaştırılırken birinin daha yüksek W/mK değerine sahip olması tek başına daha iyi sonuç vereceğini garanti etmez.

Bond line kalınlığı farklı olabilir.

Montaj basıncı farklı olabilir.

Yüzey ıslanması farklı olabilir.

Temas alanı değişebilir.

Bu nedenle gerçek elektronik sistem üzerinde sıcaklık testi yapılması önemlidir.

Aynı güçte çalışan komponent,

aynı ortam sıcaklığı,

aynı heat sink,

aynı hava akışı

koşullarında farklı arayüz sistemleri karşılaştırılabilir.

Komponent case sıcaklığı veya uygun termal ölçüm noktaları takip edilebilir.

Bu yaklaşım katalog karşılaştırmasından daha gerçekçi sonuç verir.

Soğutucu bağlantısı yapılırken sık karşılaşılan hatalar

Soğutucu bağlantısı tasarımında yaygın hatalardan biri büyük fiziksel boşluğu termal macunla doldurmaya çalışmaktır.

İkinci hata, kürlenmeyen termal compound’u yapıştırıcı sanmaktır.

Üçüncü hata termal adhesive kullanıp sonradan komponentin kolayca sökülebileceğini varsaymaktır.

Dördüncü hata gereğinden fazla ürün kullanmaktır.

Beşinci hata yalnızca W/mK değerine bakarak ürün seçmektir.

Altıncı hata mekanik montaj basıncını kontrol etmemektir.

Yedinci hata heat sink yüzey düzgünlüğünü tamamen göz ardı etmektir.

Sekizinci hata elektriksel izolasyon ihtiyacını termal arayüz seçiminden ayrı düşünmektir.

Dokuzuncu hata çalışma sıcaklığını yalnızca normal ortam sıcaklığı üzerinden değerlendirmektir.

Onuncu hata seri üretimde uygulanan ürün miktarını standardize etmemektir.

Bu hataların her biri iyi bir termal ürün kullanılmasına rağmen beklenen soğutma performansının elde edilememesine neden olabilir.

Termal macun yapıştırıcı farkı için Endüstri Teknik yaklaşımı

Termal macun yapıştırıcı farkı değerlendirilirken Endüstri Teknik öncelikle bağlantının gerçek görevini belirlemeyi önemser.

Sadece termal coupling gerekiyorsa kürlenmeyen compound değerlendirilebilir.

Komponent mekanik olarak ayrıca sabitleniyorsa termal macun yeterli olabilir.

Mekanik bağın da termal malzeme tarafından sağlanması gerekiyorsa uygun termal adhesive sistemi incelenmelidir.

Boşluk büyükse gap filler sınıfı değerlendirilmelidir.

Elektriksel izolasyon gerekiyorsa bu gereksinim ürün seçiminde ayrıca doğrulanmalıdır.

Servis ve rework planlanıyorsa kürlenmeyen ürünler ile kalıcı adhesive sistemler arasındaki fark bakım açısından değerlendirilmelidir.

Endüstri Teknik’in 1961 yılından bu yana sürdürdüğü sanayi yaklaşımında ısı iletken silikon seçimi yalnızca en yüksek termal iletkenlik değerinin bulunmasına dayanmaz. Komponent geometrisi, bond line, mekanik bağlantı, servis sıcaklığı ve bakım ihtiyacı birlikte ele alınır.

Termal macun yapıştırıcı farkı doğru anlaşıldığında soğutucu bağlantısı için gereğinden karmaşık veya yanlış ürün kullanma riski azaltılabilir. Termal macun ince arayüz ve servis edilebilir mekanik montajlarda değerlendirilirken termal yapıştırıcı, ısı transferiyle birlikte gerçek yapışma görevinin de gerekli olduğu sistemlerde teknik olarak incelenmelidir.

İletişim

Endüstri Teknik Ltd. Şti.

Adres: Aşağı Yahyalar Mah. 995/1. Sokak No:5 (7. Kat) D:27 (Ofis Anadolu) Yenimahalle / Ankara

Telefon: 0312 925 54 74

Faks: 0312 925 64 84

Termal macun, termal yapıştırıcı, ısı iletken silikon ve elektronik soğutucu bağlantısı ihtiyaçlarınızda komponent geometrisi, boşluk kalınlığı, mekanik montaj ve servis koşullarına göre doğru ürün sınıfını belirlemek için Endüstri Teknik ile iletişime geçebilirsiniz.