跳至內容

使用高性能相變材料進行設計

一般而言,相變材料是指當它從固體變為液體或從液體變為固體時,會儲存或釋放能量的材料。

  • 鹽水合物,如硫酸鈉、氯化鈣、醋酸鈉等
  • 共晶鹽
  • 石蠟
  • 非石蜡有机物

然而,這些相變材料類別並非包羅萬象。其他材料,例如金屬,無論是否共晶,都會因其熱能儲存和移除能力而被用作相變材料。

根據MJM Engineering 的 Maurice J. Marongiu 所說,典型相變材料的熔融溫度介於 0-250ºC 之間。正式的焊料可能會在更高的溫度下熔化,例如 AuGe 共晶合金的熔融溫度為 356ºC,但大多數使用的焊料熔融溫度都低於 250ºC。

相變材料是電子產品熱介面世界中常見的現象。在這裡,可以找到相變材料之間更緊密的共通點。例如,這些熱介面材料的相變溫度在常見的 TIM 結點溫度範圍內,通常低於 100ºC。因此,當我們將金屬介面視為此行業中的相變材料時,它是一種相變溫度低於 100ºC 的合金或材料。

在熱交介面中使用金屬或非金屬相變材料時,需要考慮一些設計因素:

  • 相變材料是以固體墊的形式應用。在室溫下,它們是堅固的,並具有特定的尺寸,這使它們容易處理。
  • 每種相變材料都會在獨特的溫度下改變相位。針對應用而設計的適當相變材料,會在裝置的正常操作週期內達到相變溫度。
  • 相變材料的液相具有明顯的黏度。視材料、鎖模壓力和組裝方向而定,熔融材料可能會滲漏。應採取適當的預防措施以防止材料滲漏,特別是如果相變材料具有導電性,則應防止材料滲漏至有源電氣元件。
  • 當相變材料從固態變為液態時,材料體積會增加。如果相變材料膨脹並使儲存庫破裂,這將會導致洩漏,並最終使電子裝置失效,因為熱介面會重新充滿空氣。