Materiais de interface térmica (TIM) são utilizadas para conduzir o calor entre dois ou mais componentes fabricados termicamente. Tendo em conta que podem existir até 90% de folga na área de contacto, a presença de TIM torna-se crítica. Então, qual é a diferença entre as pastilhas de folga térmica e a pasta condutora térmica?
Uma das principais funções do TIM é transferir calor para o ambiente circundante através da condução térmica. O objetivo final deste processo é proteger o componente de reacções adversas relacionadas com o calor. Através da aplicação de TIM, o calor é transferido e disperso de forma mais eficiente, evitando danos no equipamento ou a degradação do desempenho que pode resultar do sobreaquecimento.
Os materiais de interface térmica têm de possuir duas propriedades-chave, a impedância térmica e a condutividade térmica. A impedância térmica é a eficiência com que um material transfere calor para a área circundante, ou seja, a eficiência com que é capaz de induzir a transferência de calor de um local para outro. A condutividade térmica, por outro lado, é a capacidade natural de um material para transferir calor e afecta diretamente a rapidez e eficácia com que o calor é transferido.
Ao otimizar estas duas propriedades-chave, os materiais de interface térmica permitem uma dissipação eficiente do calor nos dispositivos electrónicos, assegurando que os componentes mantêm um intervalo de temperatura adequado durante o funcionamento. Isto é essencial para melhorar a estabilidade do dispositivo, prolongar a vida útil e garantir um desempenho consistente.
Índice
Escolher entre almofadas de isolamento térmico e pasta térmica
Ao escolher entre almofadas de folga térmica e pasta térmica, é vital compreender a natureza e as necessidades da aplicação. Os materiais que preenchem a interface térmica, como as almofadas de folga e a pasta térmica, desempenham um papel importante em diferentes aplicações e têm as suas próprias vantagens e cenários.
Almofadas de folga térmica são almofadas macias e confortáveis que reduzem o stress dos componentes e amortecem as vibrações, para além de proporcionarem um excelente desempenho térmico. A sua condutividade térmica varia tipicamente entre 1 e 6,5 W/mK, enquanto as espessuras padrão variam tipicamente entre 0,010″ e 0,200″, mas podem ser mais espessas. Ao selecionar um material de almofada termicamente condutor, é fundamental ter em conta os requisitos de conceção. Por exemplo, os suportes de fibra de vidro e de alumínio são escolhas comuns, enquanto as películas Kapton e PEN resistentes ao cisalhamento são também adequadas para aplicações em que existe o risco de cisalhamento.
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Almofadas de folga térmica
A almofada condutora de calor é um material sólido, que é um material condutor de calor que proporciona uma espessura consistente. São frequentemente pré-cortadas para proporcionar uma espessura consistente para diferentes aplicações. Isto assegura uma distribuição consistente da pressão entre os componentes. Embora não consiga preencher todos os pequenos espaços como a pasta térmica, é mais fácil de instalar. Além disso, este material é extremamente resistente a temperaturas elevadas, bem como à retenção de humidade. É frequentemente utilizado em aplicações em que a facilidade de utilização e o isolamento elétrico são fundamentais.
Vantagens das almofadas
Facilidade de aplicação: As almofadas condutoras de calor são mais fáceis de aplicar do que as pastas de soldadura que requerem equipamento de aplicação especializado. Basta colocá-las sobre a aplicação com uma pressão relativa.
Facilidade de fabrico: As almofadas termicamente condutoras são utilizadas em elementos de aquecimento para evitar a colagem das almofadas, facilitando o trabalho do fabricante. Em contrapartida, as almofadas termicamente condutoras têm menos probabilidades de sair da sua posição inicial do que as pastas termicamente condutoras.
Capacidade normalizada de dissipação de calor: Em comparação com a pasta térmica líquida, as almofadas térmicas têm uma capacidade de dissipação de calor mais normalizada na superfície da almofada, tornando a normalização mais fácil de alcançar. As almofadas térmicas respondem à temperatura do componente de aquecimento amolecendo após a aplicação, preenchendo assim a lacuna da interface na superfície da aplicação.
Desvantagens das almofadas
Problemas de aderência: Quando uma almofada condutora de calor adere a um dissipador de calor, é normalmente moldada a uma das superfícies geradoras de calor com que está em contacto. Isto significa que se o dissipador de calor ou outros componentes próximos se deslocarem, a almofada tem de ser substituída.
Utilização única: As almofadas térmicas não podem ser utilizadas várias vezes e, uma vez removidas, cada componente tem de ser manuseado com muito cuidado, especialmente se a almofada aderir a outros componentes da aplicação. Isto pode aumentar o custo e a complexidade do processo de fabrico.
Condutividade térmica mais baixa: É menos condutora de calor do que a pasta térmica.
pasta condutora térmica
Pasta condutora térmica, também conhecida como massa lubrificante condutora de calor ou composto térmico, é um material comum de interface térmica. Trata-se de um material adesivo que preenche eficazmente pequenos defeitos na interface. Por exemplo, pode ser utilizado para preencher espaços de ar entre elementos de aquecimento e dissipadores de calor para proporcionar uma melhor transferência de calor interfacial. Tem melhor condutividade térmica do que outros materiais de interface. É também mais barato do que as almofadas térmicas. Ele também tem diferentes tipos para escolher em função das necessidades.
Vantagens
Múltiplos métodos de aplicação: Em comparação com as almofadas térmicas, pasta térmica oferece uma solução semelhante, mas, como líquido, pode ser utilizado de várias formas. Através de dispensadores (seringas, tubos, etc.), a pasta pode ser aplicada diretamente na unidade central de processamento (CPU) ou no dissipador de calor, preenchendo até os mais pequenos espaços de ar interfaciais para garantir uma transferência e preservação eficazes do calor.
Estabilidade: As pastas termicamente condutoras não fluem e permanecem estáveis sob fortes vibrações. São capazes de manter a estabilidade ao longo do tempo.
EFICIÊNCIA: Uma vez que a capacidade de transferência de calor é inversamente proporcional à quantidade de material de interface térmica utilizado, é necessária muito pouca pasta condutora de calor, por exemplo, THERM-A-GAP GEL30 ou GEL8010. Isto permite uma baixa impedância térmica tanto em aberturas finas como em aberturas espessas, utilizando dissipadores de calor comuns.
Baixa emissão de gases: Quando os produtos são aplicados perto de câmaras ou ópticas, é fundamental selecionar uma pasta térmica que cumpra as normas de desgaseificação da NASA. A baixa desgaseificação garante que o silicone desgaseificado não se condensará nas câmaras ou noutros dispositivos ópticos.
Desvantagens
REQUISITOS TÉCNICOS DA APLICAÇÃO: Ao utilizar uma pasta condutora de calor, é importante garantir que toda a área da superfície é coberta conforme necessário e que é utilizada uma quantidade adequada. Embora menos seja geralmente melhor, utilizar muito pouco não preencherá adequadamente quaisquer espaços de ar que possam existir.
O estado líquido pode dar origem a confusão: A natureza líquida das pastas termocondutoras pode provocar confusão e desperdício de material durante a aplicação. Por conseguinte, o cuidado e a precisão são fundamentais para garantir que a quantidade certa de pasta térmica é aplicada com exatidão para evitar desperdícios.
Difícil de manter: A pasta térmica seca com o tempo devido às suas fracas propriedades de hidratação. Por conseguinte, tem de ser aplicada regularmente para manter o desempenho térmico do componente.
O que é melhor: almofada térmica vs pasta térmica
Posso utilizar pasta térmica em vez de almofadas térmicas?
A pasta ou gel térmico pode ser uma alternativa razoável às almofadas térmicas. Em comparação com as almofadas térmicas, a pasta térmica oferece capacidades de automatização, menor impedância (no caso de alguns materiais) e a capacidade de ser mais consistente em superfícies irregulares. A utilização de pasta térmica poderá ter de ser considerada nas seguintes situações:
Maior procura de produção: Se a sua procura de produção for superior a 5.000 peças/ano, uma pasta termicamente condutora poderá ser uma escolha mais adequada.
Desenhos de padrões complexos: Se o desenho da peça envolver padrões complexos, a pasta térmica pode ser mais conveniente para aplicações automatizadas.
Fragilidade parcial: Se a peça for frágil porque a pasta de solda produz uma baixa tensão mecânica, uma pasta termicamente condutora pode ser mais adequada.
Suponha que a intenção seja substituir uma almofada térmica por uma pasta termicamente condutora. Nesse caso, alguns produtos recomendados incluem o Chomerics Therm-a-Gap Gel 75 (elevada condutividade térmica), Gel 30 ou 8010 (utilizado em aplicações automóveis com compressão ultra-baixa).
As almofadas térmicas são melhores do que a pasta térmica?
A escolha entre almofadas térmicas e pasta térmica não é uma escolha claramente "melhor", mas depende antes das necessidades específicas da aplicação. As almofadas térmicas têm sido historicamente utilizadas para uma vasta gama de aplicações e são particularmente boas na supressão de vibrações e no preenchimento de espaços. A sua natureza de aplicação manual torna-as potencialmente mais difíceis em termos de consistência da superfície.
Em contrapartida, a pasta térmica oferece capacidades de automatização, menor impedância e a capacidade de proporcionar uma maior consistência em superfícies irregulares. Como resultado, a pasta térmica pode ser mais adequada quando as necessidades de produção são maiores, o design da peça é mais complexo ou a fragilidade da peça é maior.
De um modo geral, a escolha depende dos requisitos da aplicação específica e as vantagens tanto das almofadas térmicas como da pasta térmica devem ser consideradas em conjunto e a escolha deve ser feita em conformidade.
FAQ
O que é melhor, pasta térmica ou almofada térmica? Não existe uma resposta definitiva para esta pergunta e a decisão dependerá da sua aplicação específica. De um modo geral, a pasta térmica é melhor para preencher as lacunas e melhorar a eficiência da transferência de calor, mas em alguns casos uma almofada térmica pode ser mais adequada.
Uma vez que a pasta térmica é utilizada num ambiente mais restritivo, não é geralmente possível substituir a pasta térmica por uma almofada térmica. Pelo contrário, é possível substituir uma almofada térmica por uma pasta térmica.
Não se recomenda a utilização conjunta de almofadas e pastas térmicas. Isto porque a sua utilização conjunta pode afetar a resistência térmica, o que pode levar ao mau funcionamento do dispositivo eletrónico.
As almofadas térmicas podem ser utilizadas com qualquer substrato e têm uma gama mais alargada de aplicações. Além disso, as almofadas térmicas não secam com o tempo e perdem a sua condutividade térmica. Proporcionam um desempenho térmico a longo prazo para dispositivos electrónicos.
