تطبيقات السيليكون الحراري
تُستخدم شرائح السيليكون الموصلة حراريًا في الأجهزة الإلكترونية كوسيلة فعالة لتبديد الحرارة بعيدًا عن البطاريات والمكونات المحيطة بها. مع تزايد الحاجة إلى تطوير أجهزة أصغر حجمًا وأكثر كفاءة، يتولد مزيد من الحرارة، مما يزيد من أهمية استخدام السيليكون الحراري لضمان فعالية التبريد، مما يسهم في إطالة عمر المعدات، وتقليل استهلاك الطاقة، وحماية المكونات الحساسة من التلف.
صفائح السيليكون الحرارية
تمثل صفائح السيليكون نوعًا من المواد الموصلة للحرارة، التي تُنجز من خلال عمليات أكسدة المعادن والمعالجة. تُستخدم هذه الصفائح بشكل أساسي في تصنيع الأجهزة الإلكترونية مثل الحواسيب والهواتف المحمولة. ومع ذلك، تواجه هذه الشرائح بعض التحديات، مثل السُمك الرفيع الذي قد يقل عن (0.5 مم) بالإضافة إلى تعقيد التركيب. بوجه عام، تستطيع صفائح السيليكون الموصلة حراريًا تحمل درجات حرارة تتراوح بين 50 و220 درجة مئوية.
القدرة على تحمل درجات الحرارة في السيليكون
يتمتع السيليكون بمعدل نقل حرارة أقل مقارنة ببعض المواد الأخرى، ولكنه يتسم بمقاومة عالية للحرارة، حيث يدوم هيكله وخصائصه حتى عند التعرض لمجموعة متنوعة من درجات الحرارة. يمكن للسيليكون أن يتحمل درجات حرارة تتراوح بين (-60 إلى +230) درجة مئوية، مع العلم أن هذه القيم قد تختلف وفقًا لمستوى ومدة التعرض. هناك أنواع متخصصة من السيليكون قادرة على تحمل درجات حرارة أعلى تصل إلى (+300) درجة مئوية.
ميزات السيليكون الحراري
تم تصميم مواد السيليكون الموصلة حراريًا والكهربائية لتلبية احتياجات إدارة الحرارة، مما يُعزز الأداء الحراري للأنظمة الكهربائية. ومن أبرز ميزات هذه المواد:
- توفير درجات نعومة مختلفة، مما يضمن ملأ الفراغات واحتياجات الضغط بأقل قوة ممكنة.
- تحسين الأداء الحراري للنظام الكهربائي من خلال استخدام حشوات خاصة.
- تقديم مقاومة جيدة لمشاكل التطبيقات ذات الاستخدام السيئ، بالإضافة إلى توفير دعم إضافي أثناء التجميع، وذلك من خلال تزويد السيليكون الموصلة حراريًا بنسيج أو فيلم على جانب واحد.
- تقليل القوة المطلوبة وحماية المكونات الإلكترونية الحساسة، مما يُساهم في توسيع نطاق استخدامها.
عيوب السيليكون الحراري
من بين التحديات الرئيسية التي تواجه السيليكون الحراري:
- العمليّة الحرارية للسيليكون تكون أعلى من مقاومة الشحوم الحرارية، مقارنة بموصلية الشحوم.
- يمكن أن يكون سمك لوح السيليكون الموصّل حراريًا أقل من (0.5 مم).
- نسبة التعقيد والمقاومة الحرارية ترتفع.
- يتراوح نطاق درجة حرارة الشحوم الحرارية بين (-60 إلى 300) درجة مئوية، بينما تتراوح الموصلية الحرارية للسيليكون بين (-50 إلى 220) درجة مئوية.
- تعتبر الأسعار منخفضة بالمقارنة مع غيرها من المنتجات الإلكترونية.
