Materiales de interfaz térmica (TIM) se utilizan para conducir el calor entre dos o más componentes fabricados térmicamente. Teniendo en cuenta que en la zona de contacto puede haber hasta 90% de separación, la presencia de TIM se convierte en un factor crítico.Entonces, ¿cuál es la diferencia entre Thermal Gap Pads vs Thermal Conductive Paste?
Una de las principales funciones de la TIM es transferir calor al entorno mediante conducción térmica. El objetivo último de este proceso es proteger el componente de reacciones adversas relacionadas con el calor. Mediante la aplicación de TIM, el calor se transfiere y dispersa de forma más eficiente, evitando daños en los equipos o la degradación del rendimiento que puede derivarse del sobrecalentamiento.
Los materiales de las interfaces térmicas deben poseer dos propiedades clave: impedancia térmica y conductividad térmica. La impedancia térmica es la eficacia con la que un material transfiere calor al área circundante, es decir, la eficiencia con la que es capaz de inducir la transferencia de calor de un lugar a otro. La conductividad térmica, por su parte, es la capacidad natural de un material para transferir calor y afecta directamente a la rapidez y eficacia con que se transfiere el calor.
Al optimizar estas dos propiedades clave, los materiales de interfaz térmica permiten una disipación eficaz del calor en los dispositivos electrónicos, garantizando que los componentes mantengan un rango de temperatura adecuado durante su funcionamiento. Esto es esencial para mejorar la estabilidad de los dispositivos, prolongar su vida útil y garantizar un rendimiento constante.
Índice
Elegir entre almohadillas térmicas y pasta térmica
A la hora de elegir entre almohadillas térmicas y pasta térmica, es fundamental comprender la naturaleza y las necesidades de la aplicación. Los materiales que rellenan la interfaz térmica, como las almohadillas de separación y la pasta térmica, desempeñan un papel importante en distintas aplicaciones y tienen sus propias ventajas y escenarios.
Almohadillas térmicas son almohadillas suaves y cómodas que reducen la tensión de los componentes y amortiguan las vibraciones, además de ofrecer un excelente rendimiento térmico. Su conductividad térmica suele oscilar entre 1 y 6,5 W/mK, mientras que los grosores estándar suelen oscilar entre 0,010″ y 0,200″, pero pueden ser más gruesos. Al seleccionar un material de almohadilla conductor térmico, es fundamental tener en cuenta los requisitos de diseño. Por ejemplo, los soportes de fibra de vidrio y aluminio son opciones habituales, mientras que las películas Kapton y PEN resistentes al cizallamiento también son adecuadas para aplicaciones en las que existe riesgo de cizallamiento.
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Almohadillas térmicas
La almohadilla termoconductora es un material sólido, conductor térmico, que proporciona un grosor uniforme. Suelen estar precortadas para proporcionar un grosor consistente para diferentes aplicaciones. Esto garantiza una distribución uniforme de la presión entre los componentes. Aunque no puede rellenar todos los huecos pequeños como la pasta térmica, es más fácil de instalar. Además, este material es extremadamente resistente a las altas temperaturas, así como a la retención de humedad. Suele utilizarse en aplicaciones en las que la facilidad de uso y el aislamiento eléctrico son fundamentales.
Ventajas de las almohadillas
Facilidad de aplicación: Las almohadillas termoconductoras son más fáciles de aplicar que las pastas de soldadura, que requieren un equipo de aplicación especializado. Basta con colocarlas sobre la aplicación con una presión relativa.
Facilidad de fabricación: Las almohadillas termoconductoras se utilizan en elementos calefactores para evitar la adherencia de las almohadillas, lo que facilita el trabajo del fabricante. En cambio, es menos probable que las almohadillas termoconductoras se salgan de su posición inicial que las pastas termoconductoras.
Capacidad de disipación térmica normalizada: En comparación con la pasta térmica líquida, las almohadillas térmicas tienen una capacidad de disipación de calor más estandarizada en la superficie de la almohadilla, lo que facilita la estandarización. Las almohadillas térmicas responden a la temperatura del componente calefactor ablandándose tras su aplicación, rellenando así el hueco de la interfaz en la superficie de aplicación.
Desventajas de las almohadillas
Problemas de adherencia: Cuando una almohadilla termoconductora se adhiere a un disipador de calor, suele estar moldeada a una de las superficies generadoras de calor con las que está en contacto. Esto significa que si el disipador térmico u otros componentes cercanos se mueven, hay que cambiar la almohadilla.
Un solo uso: Las almohadillas térmicas no pueden utilizarse varias veces y, una vez retiradas, cada componente debe manipularse con mucho cuidado, sobre todo si la almohadilla se adhiere a otros componentes de la aplicación. Esto puede añadir costes y complejidad al proceso de fabricación.
Menor conductividad térmica: Es menos conductor térmico que la pasta térmica.
pasta termoconductora
Pasta termoconductora, también conocida como grasa termoconductora o compuesto térmico, es un material común de interfaz térmica. Es un material adhesivo que rellena eficazmente los pequeños defectos de la interfaz. Por ejemplo, puede utilizarse para rellenar huecos de aire entre elementos calefactores y disipadores de calor para mejorar la transferencia de calor interfacial. Tiene mejor conductividad térmica que otros materiales de interfaz. También es más barato que las almohadillas térmicas. También tiene diferentes tipos para elegir en función de las necesidades.
Ventajas
Múltiples métodos de aplicación: En comparación con las almohadillas térmicas, pasta térmica ofrece una solución similar, pero como líquido, puede utilizarse de diversas formas. A través de dispensadores (jeringuillas, tubos, etc.), la pasta puede aplicarse directamente a la unidad central de procesamiento (CPU) o al disipador de calor, rellenando incluso los huecos de aire interfacial más pequeños para garantizar una transferencia y conservación eficaces del calor.
Estabilidad: Las pastas termoconductoras no fluyen y permanecen estables ante fuertes vibraciones. Son capaces de mantener la estabilidad a lo largo del tiempo.
EFICIENCIA: Dado que la capacidad de transferencia de calor es inversamente proporcional a la cantidad de material de interfaz térmica utilizado, se requiere muy poca pasta conductora térmica, por ejemplo, THERM-A-GAP GEL30 o GEL8010. esto permite una baja impedancia térmica tanto en huecos finos como en huecos gruesos, utilizando disipadores de calor comunes.
Baja emisión de gases: Cuando los productos se aplican cerca de cámaras u ópticas, es fundamental seleccionar una pasta térmica que cumpla las normas de desgasificación de la NASA. La baja desgasificación garantiza que la silicona desgasificada no se condense en las cámaras u otros dispositivos ópticos.
Desventajas
REQUISITOS TÉCNICOS DE LA APLICACIÓN: Cuando se utiliza una pasta termoconductora, es importante asegurarse de que se cubre toda la superficie necesaria y que se utiliza una cantidad adecuada. Aunque menos es mejor, una cantidad demasiado pequeña no rellenará adecuadamente los huecos de aire que puedan existir.
El estado líquido puede provocar desorden: La naturaleza líquida de las pastas termoconductoras puede provocar desorden y desperdicio de material durante su aplicación. Por lo tanto, el cuidado y la precisión son fundamentales para garantizar que se aplica la cantidad correcta de pasta térmica con precisión para evitar el desperdicio.
Difícil de mantener: La pasta térmica se seca con el tiempo debido a sus escasas propiedades humectantes. Por lo tanto, es necesario aplicarla regularmente para mantener el rendimiento térmico del componente.
Qué es mejor: almohadilla térmica o pasta térmica
¿Puedo utilizar pasta térmica en lugar de almohadillas térmicas?
La pasta o gel térmicos pueden ser una alternativa razonable a las almohadillas térmicas. En comparación con las almohadillas térmicas, la pasta térmica ofrece capacidades de automatización, menor impedancia (en el caso de algunos materiales) y la capacidad de ser más consistente en superficies irregulares. Puede ser necesario considerar el uso de pasta térmica en las siguientes situaciones:
Mayor demanda de producción: Si su demanda de producción supera las 5.000 piezas/año, una pasta termoconductora puede ser una opción más adecuada.
Diseños de patrones complejos: Si el diseño de la pieza implica patrones complejos, la pasta térmica puede ser más conveniente para aplicaciones automatizadas.
Parte de fragilidad: Si la pieza es frágil porque la pasta de soldadura produce poca tensión mecánica, puede ser más adecuada una pasta conductora térmica.
Supongamos que la intención es sustituir una almohadilla térmica por una pasta termoconductora. En ese caso, algunos productos recomendados son Chomerics Therm-a-Gap Gel 75 (alta conductividad térmica), Gel 30 u 8010 (utilizado en aplicaciones de automoción con compresión ultrabaja).
¿Son mejores las almohadillas térmicas que la pasta térmica?
La elección entre almohadillas térmicas y pasta térmica no es una opción claramente "mejor", sino que depende más bien de las necesidades específicas de la aplicación. Las almohadillas térmicas se han utilizado históricamente para una amplia gama de aplicaciones y son particularmente buenas para la supresión de vibraciones y el relleno de espacios. Su naturaleza de aplicación manual hace que sean potencialmente más difíciles en términos de consistencia de la superficie.
Por el contrario, la pasta térmica ofrece posibilidades de automatización, menor impedancia y la capacidad de proporcionar una mayor consistencia en superficies irregulares. En consecuencia, la pasta térmica puede ser más adecuada cuando las necesidades de producción son mayores, el diseño de las piezas es más complejo o la fragilidad de las piezas es mayor.
En general, la elección depende de los requisitos de la aplicación concreta, y es necesario considerar conjuntamente las ventajas tanto de las almohadillas térmicas como de la pasta térmica y elegir en consecuencia.
PREGUNTAS FRECUENTES
¿Qué es mejor, la pasta térmica o la almohadilla térmica? No hay una respuesta definitiva a esta pregunta y la decisión dependerá de la aplicación específica. En general, la pasta térmica es mejor para rellenar huecos y mejorar la eficiencia de la transferencia de calor, pero en algunos casos puede ser más adecuada una almohadilla térmica.
Dado que la pasta térmica se utiliza en un entorno más restrictivo, por lo general no es posible sustituir la pasta térmica por una almohadilla térmica. Por el contrario, sí es posible sustituir una almohadilla térmica por una pasta térmica.
No se recomienda utilizar conjuntamente almohadillas y pasta térmicas. Esto se debe a que su uso conjunto puede afectar a la resistencia térmica, lo que puede provocar un mal funcionamiento del dispositivo electrónico.
Las almohadillas térmicas pueden utilizarse con cualquier sustrato y tienen una gama más amplia de aplicaciones. Además, las almohadillas térmicas no se secan con el tiempo ni pierden su conductividad térmica. Proporcionan un rendimiento térmico a largo plazo para los dispositivos electrónicos.
