Vì sao giữa chip và tản nhiệt kim loại vẫn cần một lớp vật liệu tiếp xúc?
Khám phá mở rộng – KHTN, phần Vật lý 8
Hai mặt nhìn phẳng bằng mắt vẫn chỉ chạm nhau ở một phần các đỉnh gồ vi mô, để lại khe chứa khí. Vật liệu tiếp xúc nhiệt phù hợp lấp các khe ấy, tạo đường truyền nhiệt tốt hơn so với để nhiều túi khí. Nó giúp nhiệt đi qua mối ghép, không tự sản sinh lạnh.
Kim loại dẫn nhiệt tốt chưa giải quyết cả đường đi
Nhiệt từ chip phải đi qua nhiều phần: vỏ hoặc bề mặt chip, mối tiếp xúc, khối tản và môi trường bên ngoài. Một đoạn cản lớn có thể giới hạn cả chuỗi dù khối kim loại phía sau rất tốt.
Khe nhỏ và tiếp xúc không đều làm nhiệt khó đi qua ở một số vùng. Vì vậy cần phân biệt độ dẫn nhiệt của vật liệu khối với trở nhiệt của mối ghép thật.
Lấp khe không có nghĩa lớp càng dày càng tốt
Keo, gel hoặc tấm đệm có thể điền những khoảng không phù hợp với cấu hình lắp. Nhưng chính lớp đó cũng có trở nhiệt. Tăng chiều dày vượt nhu cầu không chắc cải thiện, dù vật liệu có nhãn dẫn nhiệt cao.
Hình dung một đường giao thông có chỗ đứt nhỏ: làm cầu nối giúp xe đi qua, nhưng một tuyến vòng dài thêm không tự tốt hơn cầu vừa đủ. Phép ví chỉ minh họa đường truyền; nhiệt vẫn đi theo chênh nhiệt và các tính chất vật lý.
Áp lực lắp và độ bền lâu cùng quan trọng
Lực ép, độ nhám, độ phẳng, biến dạng và thay đổi qua các chu kỳ nóng–nguội ảnh hưởng mối tiếp xúc. Một số vật liệu có thể dịch chuyển hoặc thay tính chất theo thời gian, nên thông số của riêng keo không thay toàn bộ yêu cầu lắp.
Ví dụ, khối tản lớn nhưng tiếp xúc kém có thể nhận nhiệt không hiệu quả. Ngược lại, mối ghép tốt cũng không thể bù mọi hạn chế nếu nhiệt không thoát được từ tản ra không khí.
Hiểu lầm: bôi keo là làm chip mát bằng một phản ứng hút nhiệt dùng được mãi. Vai trò thông thường đang xét là giảm cản trên đường truyền nhiệt, không phải nguồn làm lạnh.
Ghi nhớ: đường nhiệt liên tục quan trọng hơn vẻ ngoài phẳng; TIM nối khe, tản chuyển tiếp nhiệt, môi trường cuối vẫn phải nhận năng lượng.
Đọc thêm
- Tấm cảm biến dòng nhiệt đo được gì mà nhiệt kế một điểm chưa cho biết?
- Ba cách truyền nhiệt: dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ