Thermische smeermiddelen met hoge betrouwbaarheid voor efficiënte warmteafvoer

De Chomerics-divisie van Parker Hannifin heeft een reeks thermische smeermiddelen met hoge betrouwbaarheid geïntroduceerd, ontwikkeld om de warmteoverdracht te verbeteren over zeer dunne interfaces in elektronica voor onder meer computing, automotive toepassingen en vermogenselektronica. De nieuwe serie is relevant voor technische professionals die zich bezighouden met thermisch beheer in compacte printplaatassemblages en andere systemen met een hoge vermogensdichtheid.

Uitdagingen in thermisch beheer van compacte elektronica
Moderne elektronische systemen – waaronder CPU’s, GPU’s, geheugenmodules, voedingen en automotive regelelektronica – genereren lokaal warmte die efficiënt moet worden afgevoerd om prestaties en betrouwbaarheid te waarborgen. Thermische interface­materialen (TIM’s), zoals thermische smeermiddelen, vullen microscopische oneffenheden tussen warmteproducerende componenten en koellichamen of behuizingen om de thermische weerstand te verlagen. In veel ontwerpen is het realiseren van een minimale hechtlaagdikte essentieel om de thermische impedantie te beperken en de warmtestroom te maximaliseren.

Technisch overzicht van de nieuwe thermische smeermiddelreeks
De nieuw geïntroduceerde THERM-A-GREASE-serie van Parker Chomerics bestaat uit siliconen­gebaseerde thermische smeermiddelen met een volumetrische thermische geleidbaarheid van ongeveer 1,5 W/m·K tot 7,0 W/m·K, waardoor selectie mogelijk is op basis van warmtelast en prestatie-eisen.

Het ontwerp is gericht op zeer dunne hechtlagen – nominaal circa 0,025 mm (0,001 inch), dankzij lage benodigde compressiekracht en een vervormbare reologie. Dit verlaagt de thermische weerstand en ondersteunt nauwe mechanische toleranties die gebruikelijk zijn in dichte PCB-assemblages. Over de gehele serie worden lage thermische impedantiewaarden gerapporteerd, gemeten volgens ASTM D5470 of gelijkwaardige testmethoden. Hogere geleidbaarheidsvarianten, zoals de 7,0 W/m·K-kwaliteit, vertonen overeenkomstig lagere impedanties bij gestandaardiseerde testdrukken.

De smeermiddelen zijn bestand tegen veelvoorkomende faalmechanismen in elektronica met een lange levensduur, waaronder uitpompen, verharding of scheurvorming bij thermische cycli en degradatie bij hoge luchtvochtigheid. Daarnaast ondersteunen ze verschillende applicatiemethoden – zoals stencil-, zeefdruk- en doseerprocessen – zonder nabehandeling, mengen of koeling, wat productie en herwerking vereenvoudigt.

Toepassingscontext en prestatieoverwegingen
De THERM-A-GREASE-producten zijn geschikt voor uiteenlopende industrieën en toepassingen waar thermische prestaties en betrouwbaarheid cruciaal zijn. In computing- en serversystemen kan een verbeterde warmteafvoer van microprocessoren en geheugenmodules bijdragen aan stabiele prestaties en lagere koelvereisten. In automotive regelmodules en vermogenselektronica ondersteunt een stabiel thermisch contact over herhaalde thermische cycli een langere operationele levensduur onder zware omgevingscondities.

Ontwerpers die thermische smeermiddelen evalueren, dienen rekening te houden met meetbare eigenschappen zoals volumetrische thermische geleidbaarheid, thermische impedantie bij relevante interface­drukken, compatibiliteit met assemblageprocessen en langetermijnstabiliteit onder omgevingsbelasting. In tegenstelling tot faseovergangsmaterialen of vaste interface­materialen zijn dunne hechtlaag­smeermiddelen vooral geschikt voor toepassingen waar minimale dikte en aanpassing aan oppervlakteruwheid bepalend zijn voor de thermische prestaties.

Integratie in thermische ontwerpworkflows
Voor technische teams die thermische smeermiddelen integreren binnen een bredere digital supply chain of een automotive data ecosystem, beïnvloedt de keuze van het interface­materiaal niet alleen de fysieke warmtegeleiding, maar ook de reproduceerbaarheid van assemblage en de onderhoudbaarheid in het veld. Het kwantificeren van prestaties via gestandaardiseerde testmethoden, zoals ASTM D5470-metingen van thermische impedantie, en het afstemmen van materiaaleigenschappen op systeem­brede thermische budgetten zijn noodzakelijke stappen bij het optimaliseren van de koppeling tussen component en koellichaam.

Een goed begrip van de specifieke thermische eisen en toleranties voor interface­dikte helpt bij de keuze tussen varianten met verschillende geleidbaarheidsniveaus. Ontwerp- en testingenieurs profiteren van het integreren van deze empirische parameters in simulaties en thermische modellen om junctietemperaturen te voorspellen en koelstrategieën vóór serieproductie te valideren.

Concurrentiële context
De markt voor thermische interface­materialen omvat alternatieven zoals thermische pads, faseovergangsmaterialen en gap fillers. Dunne hechtlaag­smeermiddelen zoals THERM-A-GREASE onderscheiden zich door hun vervormbaarheid en geschiktheid voor interfaces met minimale diktevereisten. Een vergelijking met alternatieven dient echter te gebeuren op basis van objectieve, meetbare criteria, waaronder thermische impedantie bij gedefinieerde druk, mechanische compliance en milieustabiliteit.

Samengevat breiden de nieuwe thermische smeermiddelen met hoge betrouwbaarheid van Parker Chomerics de beschikbare opties voor thermisch beheer uit voor ingenieurs die warmteafvoer moeten realiseren binnen nauwe toleranties en veeleisende bedrijfsomstandigheden, met prestaties die zijn onderbouwd door gestandaardiseerde meetmethoden en afgestemd op gangbare elektronische toepassingen.

www.parker.com