De CPU a IGBT: Pasta Térmica ConductoraGuía de Selección y Optimización de la Gestión Térmica

Con el continuo aumento de la densidad de potencia de los dispositivos electrónicos, la gestión térmica efectiva se ha convertido en un factor clave para garantizar la fiabilidad y el rendimiento del sistema. Desde la unidad central de procesamiento (CPU) de las computadoras personales hasta los IGBT en el campo de la electrónica de potencia, si el calor generado por los componentes electrónicos durante el funcionamiento no se disipa rápidamente, la temperatura aumentará bruscamente, lo que afectará el rendimiento del equipo, acortará su vida útil e incluso causará fallos. En este contexto, los materiales de interfaz térmica (TIM) como un enlace clave en la ruta de conducción térmica se han vuelto cada vez más importantes.

La silicona conductora térmica es un tipo común de material de interfaz térmica, que se utiliza ampliamente en los sistemas de refrigeración de varios dispositivos electrónicos debido a su excelente conductividad térmica, aplicación conveniente y ventajas de costo. Sin embargo, en respuesta a los diversos requisitos de diferentes escenarios de aplicación, cómo seleccionar y utilizar científicamente la silicona conductora térmica para lograr buenos resultados de gestión térmica sigue siendo un desafío práctico para los ingenieros.

La silicona conductora térmica es un material compuesto en forma de pasta compuesto por una matriz de silicio orgánico y un relleno conductor. Su principio de funcionamiento es llenar los huecos microscópicos entre el disipador de calor y el elemento calefactor, eliminar el aire entre las interfaces y establecer un canal de conducción de calor eficaz. Los indicadores clave de rendimiento de la silicona conductora térmica incluyen la conductividad térmica (típicamente entre 1,2 y 25 W/m·K), la resistencia térmica (significativamente afectada por el grosor y el área de contacto), el rango de temperatura de funcionamiento (-40°C a 200°C), la rigidez dieléctrica (importante para aplicaciones de aislamiento) y las propiedades reológicas como la viscosidad y la tixotropía. En el sector de la electrónica de consumo, como la refrigeración de CPU y GPU, debido a las limitaciones de espacio y las consideraciones estéticas, a menudo se requiere silicona conductora térmica de baja viscosidad y fácil de trabajar, con una conductividad térmica típicamente en el rango de 3-8 W/m·K. Estas aplicaciones también se centran particularmente en la limpieza y la no corrosividad de la silicona para evitar dañar los componentes electrónicos. Por el contrario, las aplicaciones industriales como la refrigeración de módulos IGBT se enfrentan a condiciones ambientales más estrictas. Los IGBT generan calor concentrado y altas temperaturas durante el funcionamiento, lo que requiere un material con mayor conductividad térmica (típicamente 5-12 W/m·K) y un rango de temperatura de funcionamiento más amplio. Además, los dispositivos electrónicos de potencia suelen requerir materiales con un excelente rendimiento de aislamiento eléctrico y estabilidad a largo plazo para soportar el ciclo térmico continuo y el estrés mecánico.

La silicona conductora térmica es un material clave para la gestión térmica en dispositivos electrónicos. La correcta selección y aplicación de este material tiene un impacto significativo en el rendimiento y la fiabilidad de los dispositivos. En el futuro, a medida que la densidad de potencia de los dispositivos electrónicos continúe aumentando y los escenarios de aplicación se vuelvan más diversos, la tecnología de la silicona conductora térmica se desarrollará hacia una mayor conductividad térmica, mejor estabilidad y mayor inteligencia.