Vật liệu tản nhiệt (Thermal Interface Materials – TIM) có chức năng lấp đầy các khe hở vi mô và bề mặt không bằng phẳng giữa hai bề mặt tiếp xúc – những vị trí vốn dễ giữ lại không khí, trong khi không khí lại là chất dẫn nhiệt rất kém. Bằng cách loại bỏ các khoảng hở này, TIM giúp giảm điện trở nhiệt giữa các bề mặt, đảm bảo truyền nhiệt đồng đều từ linh kiện sang bộ tản nhiệt, từ đó ngăn ngừa hiện tượng quá nhiệt.
Trong ứng dụng này, vật liệu tản nhiệt được cấp trực tiếp lên các linh kiện sinh nhiệt (vi xử lý, linh kiện công suất, LED, …) hoặc lên các bề mặt tản nhiệt (heatsink, vỏ kim loại, …) trước khi lắp ráp. Sau đó, các bề mặt được ép lại với nhau để tạo ra một lớp vật liệu tản nhiệt phẳng, đồng đều và không có bọt khí.
Đối với các vật liệu gap filler hai thành phần (2K), TIM được định lượng – trộn và cấp thông qua hệ thống hai thành phần, sử dụng cartridge AB hoặc đầu trộn. Vật liệu được tự động cấp theo dạng đường keo (bead) hoặc hình chữ nhật tại các vị trí xác định, sau khi lắp ráp sẽ đóng rắn thành một lớp mềm, đàn hồi.
Vật liệu tản nhiệt có nhiều dạng khác nhau như mỡ và gel có thể cấp bằng máy, pad tản nhiệt, hoặc màng keo dán. Tuy nhiên, các vật liệu tản nhiệt dạng lỏng có có tính linh hoạt cao hơn cho sản xuất tự động. Không giống như tấm pad cắt sẵn, TIM dạng lỏng cho phép tra theo các hình dạng và thể tích chính xác, phù hợp với từng thiết kế, đồng thời dễ dàng điều chỉnh mà không cần thay đổi khuôn hay dụng cụ. Các vật liệu phổ biến bao gồm mỡ và gel dẫn nhiệt gốc silicone cho các mối ghép có thể tháo lại, và keo dẫn nhiệt hai thành phần (epoxy hoặc polyurethane) cho liên kết cố định, yêu cầu độ ổn định cơ học cao.
Các công thức TIM thường đặt ra những thách thức đặc thù đối với thiết bị cấp keo:
- Độ nhớt cao: Nhiều loại TIM dạng paste hoặc gel có độ nhớt rất cao, đòi hỏi áp lực cấp mạnh và ổn định để vật liệu có thể chảy mượt qua kim hoặc van mà không bị giật, ngắt quãng hay do dự dòng chảy.
- Chất độn có tính mài mòn: Để đạt độ dẫn nhiệt cao, TIM thường chứa các hạt độn gốm hoặc kim loại (ví dụ: oxit nhôm, boron nitride, …). Các hạt này có độ cứng cao và có thể gây mài mòn phớt, trục vít, hoặc các chi tiết của van theo thời gian. Tính mài mòn của TIM khiến các thiết bị cấp keo tiêu chuẩn dễ bị hao mòn nhanh hoặc tắc nghẽn nếu không được thiết kế chuyên biệt cho vật liệu có chất độn.
- Kiểm soát thể tích chính xác: Việc cấp đúng lượng vật liệu là yếu tố then chốt. Quá ít vật liệu sẽ dẫn đến tiếp xúc kém và truyền nhiệt không hiệu quả, trong khi quá nhiều có thể gây hiện tượng “tràn ép” (squeeze-out), làm keo lan sang các linh kiện khác hoặc bề mặt PCB. Do đó, quá trình cấp TIM cần có độ lặp lại rất cao giữa các lần cấp, đảm bảo vừa đủ để phủ kín bề mặt tiếp xúc mà không bị tràn. Điều này đòi hỏi khả năng kiểm soát chính xác kích thước điểm keo, đường keo hoặc các mẫu hình phức tạp.
- Công thức hai thành phần: Mặc dù nhiều TIM là vật liệu một thành phần, vẫn tồn tại các loại gap filler hai thành phần, đóng rắn khi được trộn với nhau. Các TIM 2K này yêu cầu định lượng tỷ lệ chính xác và trộn đều trong quá trình cấp keo. Việc duy trì đúng tỷ lệ trộn và độ đồng nhất là một thách thức, do mật độ chất độn cao và thời gian thao tác (pot life) giới hạn của vật liệu. Bất kỳ sai lệch nào cũng có thể ảnh hưởng đến khả năng dẫn nhiệt hoặc quá trình đóng rắn của TIM.
NEXGEN CMI giải quyết những vấn đề trên bằng các hệ thống cấp keo chuyên dụng, được thiết kế riêng cho vật liệu TIM. Sự kết hợp giữa phần cứng bền bỉ và khả năng điều khiển chính xác cho phép cấp TIM ổn định, không bọt khí, ngay cả với những vật liệu khó xử lý nhất. Kết quả là một lớp vật liệuđược thiết kế tối ưu cho quá trình tản nhiệt, giảm lãng phí vật liệu và ổn định quy trình lặp lại cho sản xuất điện tử số lượng lớn.
Nhận tư vấn