سیلیکون قالب گیری

سیلیکون قالب گیری چیست ؟

گریس حرارتی یا همان سیلیکون  قالب گیری که به آن گریس CPU نیز گفته می شود یک ترکیبی است که از نظر گرما رسانا بوده (اما معمولاً عایق الکتریکی) است که معمولاً به عنوان رابط بین قطعه ای که در معرض گرما قرار دارد و یک منبع گرمائی قرار می گیرد مانند آنچه در دستگاه های نیمه هادی با قدرت بالا مشاهده می شود .

نقش اصلی گریس حرارتی یا سیلیکون قالب گیری  از بین بردن شکاف ها یا شکاف های هوا (که به عنوان عایق حرارتی عمل می کنند) از محل منبع حرارتی به منظور به حداکثر رساندن انتقال و دفع حرارت صورت می گیرد . به معنای عامیانه تر از یین بردن گرما از انواع تراشه ها یا پردازنده ها استفاده می شود. گریس حرارتی نمونه ای از مواد رابط حرارتی است .

در مقایسه با چسب های حرارتی ، گریس حرارتی یا همان سیلیکون قالب گیری  به پیوند بین منبع گرما و انتقال دهنده گرما هیچ استحکام مکانیکی اضافه نمی کند. این باید با مکانیسم ثابت مکانیکی مانند پیچ همراه باشد ، فشار بین آن دو ایجاد شود و گریس حرارتی را روی منبع گرما پخش کند .

 گریس حرارتی از یک مخلوط مایع پلیمری و حجم زیادی از یک پرکننده عایق الکتریسیته تهیه شده است ، اما از لحاظ حرارتی رسانا تشکیل شده است . مواد پلیمری به کاررفته در آن معمولا شامل اپوکسی ها ، سیلیکون ها ، اورتان ها و آکریلات ها هستند .

همچنین بخش دیگر این خمیر پرکننده ها هستند موادی مانند اکسید آلومینیوم ، نیترید بور ، اکسید روی و بیشتر از همه نیترید آلومینیوم به عنوان پرکننده برای این نوع خمیر استفاده می شود میزان پرکننده ای که به ترکیب اضافه می شود معمولا به میزان 70-80٪ جرم کل ماده است .

هدایت حرارتی ماتریس پلیمری پایه از 0.17 تا 0.3 (وات در هر متر کلوین) است . همچنین هدایت حرارتی نقره بین 3 تا 8 وات در هر متر کلوین یا بیشتر است  و از ذرات نقره میکرونید شده معلق در یک محیط سیلیکون / سرامیک برای هدایت حرارتی بیشتر این خمیر می توان استفاده کرد .

قابل ذکر است با توجه به بکار یردن فلز داخل خمیر حرارتی ، این محصول می تواند رسانای الکتریکی و خازنی داشته باشد . در این صورت اگر برخی از مدارها روی مدارهای دیگر جریان داشته باشند ، می تواند منجر به نقص و یا آسیب شود .

مؤثرترین (و گرانترین) سیلیکونی ها  قالب گیری تقریباً به طور کامل از فلز مایع تشکیل شده اند ، معمولاً نوعی آلیاژ گالینستان ، و دارای هدایت حرارتی بیش از 13 وات در هر متر کلوین هستند . استفاده از این سیلیکونی ها  قالب گیری کمی دشوار است و نیاز به تخصص دارد و بیشترین خطر ایجاد نقص در اثر ریختن را دارد . این خمیر ها حاوی گالیم هستند که نسبت به آلومینیوم بسیار خورنده است و باعث خوردگی آن می شود و در هیتر سینک های آلومینیومی قابل استفاده نیست .

مواد اولیه تشکیل دهنده سیلیکون  قالب گیری همان گونه که از اسم آن بر می آید از سیلیکون به عنوان ماده اولیه عمده ساخته شده است همچنین جزء دیگر آن اکسید آلومینیوم یا روی می باشد ولی انواع با کیفیت این خمیر دارای فلز نقره هستند که به واسطه بالا تر بودن قیمت نقره ، کمتر استفاده می شود . بخش دیگر آن فیلر است که معمولا از ترکیبات سرامیکی استفاده می شود .

همچنین چسب یا رزین نیز بخش دیگر تشکیل دهنده این خمیر است که باعث ایجاد چسبندگی در ساختار آن می شود . سیلیکون استفاده شده از ترکیب پلیمری پلی دی متیل سیلوکسان حاصل می شود . پلی دی متیل سیلوکسان که در دسته پلیمر های سیلوکسان قرار دارد . اهمیت این پلیمر از آن جهت است که هدایت حرارتی پایین ، استحکام حرارتی ، مقاومت الکتریکی ، سطح تنش پایین خوردار است .

این ترکیب را می توان از واکنش هیدرولیز بین آب و دی متیل دی کلرو سیلان به دست آورد . قابل ذکر است به جای سیلیکون می توان از ترکیبات پلیمری دیگری مانند پلی اورتان ، آکریلات ، یا رزین اپوکسی استفاده کرد که در این صورت نام این ترکیب دیگر خمیر سیلکونی نبوده و از گریس حرارتی برای نامیدن آن استفاده می شود .

سیلیکون  قالب گیری بر خلاف درزگیر های سیلیکونی ، ورق های سیلکونی و دیگر منسوجات این ماده ، که عایق حرارتی هستند ، دارای توانایی رسانایی حرارتی است . در واقع سیلیکون قالب گیری  مشابه سایر ترکیبات thermal Interface material  برای انتقال گرما استفاده می شود و در قطعات کامپیوتری معمولا برای انتقال گرما از CPU به گرماگیر کامپیوتر از این ماده استفاده می شود . رسانایی حرارتی این خمیر معمولا به وجود فلز نقره و یا آلومینیوم در آن بر می گردد . از آنجایی که فلز نقره گران قیمت است ، بیشتر از آلومینیوم داخل این خمیر استفاده می شود . در واقع علت رنگ نقره ای این خمیر نیز به همین منظور می باشد .

سیلیکون قالب گیری  به نام های دیگری نیز نامیده می شود که شامل خمیر حرارتی ، ژل حرارتی و یا گریس حرارتی می باشد .

روش کاربرد سیلیکون قالب گیری:

انتخاب یک تکنیک و یک روش مناسب برای استفاده از سیلیکونی  قالب گیری کار سختی است . روش های استفاده شده برای ساخت خمیر حرارتس فقط زمانی خوب کار می کنند که مقدار و چسبندگی چسباندن خمیر برای کاربرد خاص صحیح باشد.

با این حال ، با این وجود ، ما معتقدیم که خمیر پاشیدن بر روی کل CPU کاری بی معنی است . برای این منظور بهترین روش استفاده از سیلیکون  قالب گیری به این شکل است که ابتدا قطعه ای که می خواهد سیلیکون قالب گیری  بخورد ، به طور کامل با الکل پاک شود تا سطح به طور کامل یکنواخت و تمییز شود . سپس مقدار کمی از سیلیکون قالب گیری  بر روی قطعه در قسمت های مختلف ریخته می شود ، در نهایت سطح آن با یک کاردک مالیده شده و صاف می شود .

نکته مهم دیگر در مورد سالم بود و عدم فاسد بودن سیلیکون  قالب گیری است . در وهله اول برای تشخیص فاسد بودن سیلیکون قالب گیری  بهتر است مشخصه های ظاهری خمیر آگاهی داشت . یکی رنگ آن است که معمولا به رنگ خاکستری و نقره ای رنگ است و دیگری مشخصه ظاهری آن است که صورت نیمه سفت است ، یعنی نه خیلی رقیق است و نه خیلی سفت .

اما گاها بعضی خمیر ها هم هستند که سفت هستند . این موضوع نشانه بدی نیست بلکه به ماهیت و میزان مواد اولیه به کار رفته در آن بر می گردد . اما اگر خمیر از ابتدای امر سفت نبود و به مرور زمان سفت شد – یعنی ویسکوزیته آن تغییر کرد- به معنی گذشتن تاریخ استفاده می باشد . از دیگر نشانه های فاسد شدن یک خمیر سیلیکونی ، عدم داشتن قدرت چسیندگی مناسب است .

یعنی یک خمیری که از تاریخ استفاده از آن گذشته باشد ، چسبندگی مناسبی بر روی سطح نداشته و حتی تکه تکه یا لایه لایه می شود . در صورتی که یک خمیر سیلیکونی تازه ، نرم، روان ، با ویسکوزیته مناسب است که در صورت قرار گرفتن بر روی یک سطح صاف و یک دست خواهد بود  .

انواع سیلیکون قالب گیری :

سیلیکون با پایه فلزی : این نوع از سیلیکونی  قالب گیری دارای پیش ماده فلزی مانند نقره و آلومینیوم می باشد . همین امر باعث افزایش میزان رسانایی و همچنین میزان هدایت حرارتی آن می شود که این موضوع برای خمیرهای سیلیکونی یک مزیت محسوب می شود .

خمیر سیلیکونی با پایه سرامیک :

همانگونه که از نام این محصول بر می آید ، دارای ماده زمینه ای سرامیکی می باشد . سرامیک ها نام دسته کلی از مواد اکسید فلزی هستند که دمای ذوب بسیار بالایی می باشند . خمیر های سیلیکونی سرامیکی معمولا دارای رنگ خاکستری و یا نزدیک به سفید است که این موضوع به علت رنگ ماده سرامیکی افزوده شده می باشد . از جمله ترکیبات سرامیکی که می توان به خمیر سیلیکون افزود می توان به اکسید روی و اکسید الومینیوم اشاره کرد .

خمیر حرارتی بر پایه کربن :

این خمیر دارای کربن می باشد که مزایای منحصر به فردی را برای خمیر حرارتی به ارمغان می آورد . از آن جمله می توان به توانایی انتقال حرارت بسیار عالی اشاره کرد به طوری که قابل رقابت با خمیر سیلیکونی های با پایه فلزی می باشد اما تفاوت خمیر سیلیکونی بز پایه کربن ، کم تر بودن هدایت الکتریسته آن می باشد . علاوه بر این ها ، خمیر های بر پایه کربن دارای طول عمر مناسب تری هستند . تنها نکته منفی که در این بین وجود دارد این است که این خمیر دارای قیمت بالاتری می باشد .

کاربرد سیلیکون قالب گیری :  

بیشترین مصرف سیلیکون  قالب گری در صنایع IT در لپ تاپ ها ، تلفن های همراه و تمام قطعاتی است که دارای CPU می باشند .

ویژگی سیلیکون قالب گیری :

رسانایی الکتریکی ندارد ، قابلیت انتقال حرارت و گرما را دارد ، از لحاظ قیمت مقرون به صرفه بوده و قیمت بالایی ندارد . رنگ معمول این خمیر خاکستری رنگ است .  ویسکوزیته میانه ای دارد یعنی نه زیاد سفت است و نه زیاد رقیق . رسانایی حرارتی سیلیکونی قالب گیری  به مواد اولیه به کار رفته در داخل آن بستگی دارد .