A medida que avanza la tecnología de los dispositivos electrónicos, la gestión térmica eficiente se convierte en un factor crítico. Ya se trate de un vehículo eléctrico (VE), un sistema de almacenamiento de energía (ESS) o la electrónica de consumo, mantener los componentes a la temperatura adecuada garantiza el rendimiento, la fiabilidad y una larga vida útil. Almohadillas térmicas desempeñan un papel importante en materiales de interfaz térmica (TIM). ¿Qué es una almohadilla térmica? ¿Cómo funciona? ¿Por qué es tan importante en su proyecto?
Trumonytechs es una empresa de alta tecnología originaria de la Universidad Jiao Tong de Shanghái, especializada en vehículos eléctricos, sistemas de almacenamiento de energía y tecnologías de transferencia de calor. Hemos proporcionado soluciones diversificadas para varias industrias, abarcando nuevas energías (especialmente vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía), transporte, electrónica de consumo y comunicaciones 5G. En este artículo, le ofreceremos un análisis en profundidad de la definición, las funciones, los tipos, las ventajas, las desventajas y las aplicaciones de las almohadillas conductoras térmicas, además de combinar la experiencia de Trumonytechs para ayudarle a seleccionar la solución de gestión térmica más adecuada.
Índice
¿Por qué son críticas las almohadillas térmicas?
El calor es el asesino invisible de los dispositivos electrónicos, desde CPU muy cargadas hasta módulos de baterías de vehículos eléctricos. El sobrecalentamiento puede degradar el rendimiento e incluso dañar el dispositivo. A medida que los dispositivos se hacen más pequeños y aumentan los requisitos de potencia, la disipación del calor se convierte en un problema aún mayor. Las almohadillas térmicas, como herramienta de gestión térmica sencilla y eficaz, pueden transferir rápidamente el calor de la fuente de calor al disipador térmico para mantener el funcionamiento estable del sistema. Trumonytechs ha aplicado ampliamente almohadillas térmicas en el sistema de gestión térmica de baterías de vehículos eléctricos (BTMS) y la infraestructura 5G para ayudar a los clientes a lograr un mejor control térmico. A continuación analizaremos con más detalle el funcionamiento de las almohadillas térmicas.
¿Qué es una almohadilla térmica?
Una almohadilla termoconductora suele estar hecha de silicona, parafina u otros sustratos flexibles con rellenos termoconductores (por ejemplo, óxido de aluminio, óxido de zinc, nitruro de boro o fibra de carbono) para mejorar la conductividad térmica. Suele colocarse entre un componente generador de calor (como una CPU, una GPU o un transistor de potencia) y un disipador térmico para rellenar los pequeños huecos de aire -el aire es un mal conductor del calor- y mejorar notablemente la eficacia de la transferencia térmica.
Las almohadillas térmicas funcionan gracias a su suavidad. Aunque la superficie parezca plana, existen irregularidades a nivel microscópico en las que puede quedar atrapado aire e impedir el flujo de calor. Una almohadilla térmica se adapta a la superficie bajo una ligera compresión y rellena estos huecos, reduciendo así la resistencia térmica (en °C/W). Su conductividad térmica (W/m-K) suele oscilar entre 1,0 y 45,0, según el material y el diseño, y puede satisfacer las necesidades de aplicaciones que van desde la electrónica general hasta los VE de alta potencia.
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Función y aplicabilidad de las almohadillas conductoras térmicas
No hay que subestimar el papel de las almohadillas térmicas en la disipación del calor. En ordenadores con aplicaciones de alta carga, la acumulación de calor puede provocar fallos en el sistema. En los vehículos eléctricos, el sobrecalentamiento de la batería puede acortar su vida útil. Las almohadillas térmicas ayudan a mantener fríos los equipos proporcionando una vía estable para la transferencia de calor, y los estudios de casos de clientes de Trumonytech demuestran que la aplicación de almohadillas térmicas de alta calidad en módulos de baterías de vehículos eléctricos puede reducir eficazmente las temperaturas y prolongar así la vida útil.
Las almohadillas termoconductoras se utilizan en una amplia gama de situacionesprincipalmente:
Nueva energía: EV BTMS, refrigeración de la batería del sistema de almacenamiento de energía.
Productos electrónicossmartphones, ordenadores portátiles, iluminación LED.
Ámbito industrial: automoción, telecomunicaciones, electrónica de potencia.
Comunicación 5G: gestión térmica de equipos de alta frecuencia.
En comparación con otros TIM, las pastillas conductoras térmicas presentan ventajas únicas:
Pasta termoconductora: alta eficiencia de conductividad térmica, pero fácil de fugas, difícil de controlar y puede fallar en el uso a largo plazo.
Metal líquido: excelente conductividad térmica, pero elevado coste y conductividad, riesgo de cortocircuito.
Análisis de las ventajas e inconvenientes de las almohadillas térmicas
Ventajas:
Disipación eficaz del calor: Amplia gama de conductividad térmica (por ejemplo, N-B Supermax hasta 15 W/m-K). Puede transferir rápidamente el calor de la fuente de calor al disipador, manteniendo el equipo a baja temperatura.
Fácil de instalar: No necesita equipos de precisión, puede cortarse fácilmente al tamaño requerido. Y es más adecuado para la producción en masa que la pasta térmica.
Gran durabilidad: Tiene buena resistencia a los ciclos térmicos y una vida útil de más de 5 años. No es fácil que se endurezca ni atraiga el polvo, por lo que es adecuado para aplicaciones a largo plazo.
Aislamiento eléctrico: mayoría de los las almohadillas térmicas (por ejemplo, a base de silicona) tienen propiedades de aislamiento eléctrico para evitar cortocircuitos, especialmente indicado para entornos de tensión.
Amortiguación de las vibraciones: Las suaves almohadillas de silicona amortiguan las vibraciones y protegen los componentes delicados, algo especialmente importante en los vehículos eléctricos.
Rentabilidad: En aplicaciones a gran escala, las almohadillas térmicas son más rentables que la pasta térmica y no necesitan sustituirse con tanta frecuencia.
Desventajas:
Mayor coste: Los modelos de alto rendimiento (por ejemplo, fibra de carbono o alfombras de cambio de fase) pueden ser más caros, lo que aumenta la inversión inicial.
No reutilizable: A diferencia de la pasta térmica, las almohadillas térmicas deben sustituirse por otras nuevas tras el desmontaje.
Limitaciones de rendimiento: Aunque son más eficaces en cuanto a conductividad térmica, no lo son tanto como los metales líquidos y el grosor debe elegirse con precisión: un grosor excesivo reducirá la eficacia.
Falta de compresibilidad: En comparación con la pasta térmica, las almohadillas térmicas son ligeramente menos capaces de rellenar huecos finos y requieren un mayor grado de planitud de la superficie.
Guía de almohadillas térmicas
Métodos y consejos de instalación
Limpia la superficie: Utiliza alcohol para limpiar a fondo el TIM antiguo, la grasa y las manchas para asegurarte de que la superficie de contacto está limpia.
Medición de corte: Corte la almohadilla térmica con precisión en función del tamaño del componente (por ejemplo, módulo de batería, CPU o GPU). Deje 0,5 mm de margen para acomodar la expansión térmica.
Ajuste e instalación: Despegue una cara de la película protectora y presiónela suavemente contra la fuente de calor para asegurarse de que no haya burbujas de aire. A continuación, retira la otra cara de la película, monta el disipador de calor y ejerce una presión uniforme.
Optimizar el contacto: Aplique la presión adecuada (normalmente 10-20 PSI) para mejorar el efecto de llenado. Evite la distorsión de la junta debido a una fuerza excesiva.
Para superficies irregulares, elija una almohadilla de silicona más blanda (por ejemplo, Sur-Seal serie Sur-Cool) para una mejor "humectabilidad". En entornos de alta temperatura (por ejemplo, paquetes de baterías de vehículos eléctricos), recomendamos utilizar juntas con un amplio rango de temperatura (por ejemplo, N-B Supermax de -60 °C a 220 °C).
Errores comunes de uso y evitación
- Evite apilar varias capas de almohadillas conductoras térmicas, ya que aumentarán los espacios de aire y reducirán la eficacia de la conductividad térmica.
- No mezcle TIMs, como por ejemplo emparejar almohadillas térmicas con pasta térmica, ya que podría provocar un flujo de calor desigual o incluso dañar el dispositivo.
- Elija el grosor adecuado, demasiado fino o demasiado grueso afectará al efecto de conducción del calor.
- Descuidar la preparación de la superficie afectará al efecto de laminación y reducirá el rendimiento de disipación del calor.
Tipos y selección de almohadillas térmicas
Existen muchos tipos de almohadillas térmicas, cada uno con características y aplicaciones únicas. A continuación se resumen los principales tipos:
Almohadillas térmicas de silicona (conductividad térmica: 1,0-15,0 W/m-K): suave, aislante eléctrico, adecuado para escenarios de uso general como ordenadores portátiles, módulos de baterías EV y tarjetas VGA. No corrosivo, no endurece para uso a largo plazo, fácil de cortar.
Almohadilla térmica de grafito (conductividad térmica: alta, dependiendo del diseño): ultrafino, alta conductividad térmica, adecuado para equipos de estación base 5G y microcontroladores. Requiere superficie lisa, apta para mecanizado de precisión.
Almohadillas térmicas de fibra de carbono (conductividad térmica: 15,0-45,0 W/m-K): fibra de carbono orientada, adecuada para requisitos de alta potencia, utilizada habitualmente en BTMS de VE y ESS de alta carga, ligera, en línea con la tendencia de ligereza de los VE.
Almohadillas térmicas sin silicona (conductividad térmica: 1,0-6,0 W/m-K): evita la contaminación por silicio, no corrosivo, adecuado para entornos sensibles como equipos médicos, sensores ópticos e instrumentos de precisión.
Almohadilla conductora térmica de cambio de fase (Conductividad térmica: 1,8-8,0 W/m-K): Cambia de sólido a líquido entre 45°C y 55°C, buena humectabilidad, resistencia térmica muy baja, adecuado para escenarios de alto calor como CPUs, GPUs y MOSFETs.
Cada tipo de almohadilla térmica puede proporcionar soluciones de gestión térmica específicas en función de los requisitos de conductividad térmica, el entorno de trabajo y los escenarios de aplicación.
Cómo elegir la almohadilla térmica adecuada
Conductividad térmica: 1-6 W/m-K para dispositivos de baja potencia, 15 W/m-K o más para alta potencia (por ejemplo, baterías de vehículos eléctricos).
Temperatura de funcionamiento: Para condiciones extremas (por ejemplo, de -60°C a 220°C), elija el tipo N-B Supermax.
Grosor y separación: Mida la separación entre componentes y seleccione el grosor correspondiente (por ejemplo, 1,5 mm o 2 mm).
Requisitos medioambientales: Elija almohadillas sin silicona para situaciones delicadas, almohadillas de fibra de carbono o de cambio de fase para un alto rendimiento.
Pueden utilizarse otros materiales (por ejemplo, acrílico, poliéster, aluminio, fibra de vidrio) para satisfacer necesidades específicas, y Trumonytechs ofrece un servicio a medida para ayudarle a combinarlos con precisión.
Optimización de la gestión térmica con Trumonytechs
Las almohadillas térmicas son algo más que una herramienta de refrigeración: son una opción estratégica para mejorar la fiabilidad y eficiencia de sus equipos. Su facilidad de uso, eficacia y amplia gama de tipos las convierten en la solución ideal para la gestión térmica moderna. Tanto si se trata de Sobrecalentamiento de la batería del VE o ESS a largo plazo, las almohadillas térmicas están a su disposición.
Con 20 años de experiencia en el campo de la transferencia de calor, Trumonytechs ofrece soluciones de almohadillas térmicas innovadoras y rentables que ayudan a reducir los costes de BTMS y a mejorar el rendimiento de la gestión térmica. Póngase en contacto con nosotros hoy mismo (#) para solicitar muestras, asistencia técnica o una solución personalizada que le ayude a que su proyecto sea un éxito.
