تطبيقات السيليكون الحراري

تُستخدم شرائح السيليكون ذات الموصلية الحرارية في الأجهزة الإلكترونية من أجل توجيه الحرارة بعيدًا عن بطارية الجهاز والمكونات المحيطة بها. مع تطور الأجهزة الحديثة نحو الأحجام الأصغر وزيادة الكفاءة، تزداد الحاجة إلى تبديد الحرارة الناتجة. لذلك، برز دور السيليكون الحراري كعنصر أساسي للحفاظ على برودة هذه الأجهزة، مما يسهم في إطالة عمر المعدات وتقليل استهلاك الطاقة وحماية المكونات المحيطة من التلف.

شرائح السيليكون الحرارية

تمثل شرائح السيليكون الحرارية نوعًا من المواد الموصلة الحرارية، التي يتم تصنيعها من خلال أكسدة المعادن ومعالجتها. تُستخدم هذه الشرائح عادةً في صناعة المنتجات الإلكترونية مثل أجهزة الكمبيوتر والهواتف المحمولة. ومع ذلك، قد تواجه الشريحة بعض التحديات مثل السمك المنخفض (أقل من 0.5 مم) وارتفاع نسبة التعقيد. بشكل عام، تستطيع شرائح السيليكون الموصلة حراريًا تحمل درجات حرارة تتراوح بين 50 و220 درجة مئوية.

نطاق درجات الحرارة التي يتحملها السيليكون

يتميز السيليكون بنقل الحرارة بمعدل أبطأ مقارنة ببعض المواد الأخرى، بالإضافة إلى مقاومته الممتازة للحرارة. يحتفظ السيليكون بخصائصه وهياكله حتى عند تعرضه لمدى واسع من درجات الحرارة. حيث أن درجات الحرارة القصوى التي يمكن أن يتحملها السيليكون تتراوح بين -60 إلى +230 درجة مئوية، وتختلف هذه القيم باختلاف مدة التعرض للحرارة. هناك أنواع متخصصة أيضًا من السيليكون يمكنها تحمل درجات حرارة تصل إلى +300 درجة مئوية.

مزايا السيليكون الحراري

صُممت مواد السيليكون الموصلة حراريًا والكهربائيًا لتلبية مختلف احتياجات إدارة الحرارة، مما يعزز الأداء الحراري للأنظمة الكهربائية. ومن أبرز مزاياها:

• توفير درجات نعومة مختلفة وتحقيق توافق فعال بين وظائف النظام، مما يؤدي إلى أداء ممتاز لملء الفراغات وتقليل الضغط عند الحد الأدنى من القوة.
• تحسين الأداء الحراري للنظام الكهربائي من خلال استخدام حشوات الفجوات.
• توفير مقاومة جيدة في التطبيقات ذات الاستخدام السيئ، ودعم إضافي أثناء عملية التجميع من خلال إضافة نسيج أو فيلم على جانب واحد.
• تقليل القوة اللازمة وتوفير حماية مناسبة للمكونات الإلكترونية الحساسة.

عيوب السيليكون الحراري

تشمل أبرز المشاكل المرتبطة بالسيليكون الحراري ما يلي:

• الموصلية الحرارية للسيليكون أقل من مقاومة الشحوم الحرارية، وأقل من موصلية مواد أخرى.
• يمكن أن يكون سمك لوح السيليكون الموصّل حراريًا أقل من (0.5 مم).
• تحمل صعوبات في التعقيد والمقاومة الحرارية مقارنة بالأنواع الأخرى.
• بينما يتراوح نطاق درجات حرارة الشحوم الحرارية بين -60 إلى 300 درجة مئوية، يتراوح نطاق الموصلية الحرارية للسيليكون بين -50 إلى 220 درجة مئوية.
• سعره قد يبدو منخفضًا مقارنةً بالمنتجات الإلكترونية الأخرى.