Térmica: Lo que los compradores necesitan saber

La gestión térmica es el héroe olvidado de la electrónica, manteniendo los dispositivos frescos y funcionando correctamente. Para los profesionales de las compras, la identificación de los diferentes tipos de productos térmicos, la comprensión de su funcionamiento y el reconocimiento de las consideraciones relativas a los plazos de entrega pueden ayudarles a encontrar la mejor solución.

Diseñar una solución térmica no es algo que los profesionales de la compra puedan hacer solos. Los ingenieros deben participar porque requiere un enfoque diferente al de la obtención de componentes electrónicos estándar.

Una forma de dividir los diferentes tipos de productos térmicos es mediante el enfriamiento activo y el enfriamiento pasivo. El enfriamiento activo utiliza la energía para proporcionar refrigeración, como un ventilador( CA o CC) o un dispositivo Peltier. Las tecnologías de refrigeración que no requieren energía incluyen grasa, masilla o almohadillas térmicas.

Figura 1: El_ventiladoraxial F310R-05LLC de Copal de 5 VCC puede ser usado para el enfriamiento activo. (Fuente de la imagen: Nidec Copal Electronics)

Espacio

La consideración más importante es la cantidad de espacio disponible. Por ejemplo, las computadoras con grandes recintos tienen mucho espacio para un ventilador.

Frente a aplicaciones como las prendas de vestir o los teléfonos móviles, el espacio es una consideración crítica. Las grandes soluciones térmicas no funcionarán. En su lugar, hay que utilizar almohadillas térmicas, geles o grasa. Estos son los tipos de soluciones que pueden utilizarse para mitigar las limitaciones de espacio. También es importante señalar los tipos de componentes y módulos que generan calor, como los módulos de RF inalámbricos y las fuentes de alimentación.

Disipación térmica

El calor generado por un componente debe ser disipado fuera de la aplicación. No basta con absorber el calor, es necesario transferirlo a otra cosa, ya sea el caso, a otra zona, o al aire.

La gestión térmica consiste en extraer el calor del componente y disiparlo en otros lugares. Si el calor es absorbido por el componente, en lugar de ser eliminado, en el mejor de los casos disminuirá el rendimiento y en el peor de los casos destruirá la pieza.

En las aplicaciones en las que hay espacio disponible, se pueden utilizar disipadores de calor. Un disipador de calor es un disipador de metal o cerámica que se coloca en el componente. Los disipadores de calor tienen aletas o costillas que transfieren el calor del componente al aire. El disipador térmico debe ser montado firmemente en el componente. La superficie del componente puede parecer lisa, pero en realidad no lo es. La superficie entre el disipador de calor y el componente debe ser rellenada con un material intermedio como una almohadilla flexible, gel o grasa. Algunos disipadores de calor se suministran con la almohadilla intermedia integrada a la base.

Figura 2: La grasa del disipador de calor de Chemtronicsse utiliza para llenar el hueco entre el componente que se está enfriando y un disipador de calor para mejorar la transferencia térmica. (Fuente de la imagen: Chemtronics)

Temporización

Tan importante como la solución que se elija es el momento en que se haga esa elección. Los dos parámetros técnicos más importantes para una almohadilla térmica, que es una solución muy popular, es cuánto calor pueden disipar y cuán rápido pueden hacerlo. Eso es algo que debe ser calculado antes o durante el proceso de diseño. Luego debe ser probado en la aplicación real, que es donde los ingenieros deben participar.

El siguiente parámetro importante a considerar es cuán flexible debe ser la almohadilla. En este punto, también es importante considerar si la aplicación debe usar una almohadilla o un gel. Un gel puede ser una grasa o una masilla. Uno de los problemas de la grasa es que el mantenimiento puede llegar a ser problemático, sucio y desordenado si un componente engrasado necesita ser repasado o reparado. Además, a largo plazo la grasa no es muy fiable porque a veces puede perder su forma y no se extiende por igual en la superficie del componente. Por otro lado, la grasa es mucho más barata que otras soluciones.

Una almohadilla es mejor en la mayoría de los casos, pero debe ser cortada para que se ajuste a la forma del componente. La naturaleza personalizada de usar una solución de almohadilla significa que puede costar más. Los profesionales de compras deben tener en cuenta todas estas variables, además de la calidad y el tiempo adicional que le lleva al fabricante cortar las almohadillas.

Para los plazos de entrega, la mayoría de los fabricantes citarán una escala de tiempo estándar de algo así como cinco o seis semanas, más quizás una o dos semanas adicionales para el precorte. Algunos fabricantes pueden citar hasta 12 semanas porque el material utilizado es una combinación de muchas materias primas y, por lo tanto, depende de otros fabricantes. Por lo tanto, los problemas externos pueden retrasar los plazos de entrega.

Por ejemplo, el terremoto japonés que ocurrió hace algunos años arruinó muchas de las fábricas de pegamento. El pegamento es un componente clave de las almohadillas, por lo que los plazos de entrega se extienden a 16 semanas o más. Con Covid-19, algunas fábricas cerraron. Sin embargo, debido a su reserva de existencias, el tiempo de espera de DigiKey no se ha visto afectado y la influencia de la pandemia ha sido mínima. En última instancia, depende de la aplicación y de cómo las cosas compiten en precio.

Seguimiento

Para la gestión térmica, la trazabilidad de los componentes es también una consideración importante. DigiKey solo compra directamente a los fabricantes para asegurar su autenticidad. Esto también ayuda a los compradores a aislar rápidamente cualquier problema potencial con los prototipos y llegar más rápido a la fuente del problema.

Otra razón por la que la trazabilidad es importante con la gestión térmica es la vida útil. Con las almohadillas térmicas especiales, la grasa o las masillas, es importante que el distribuidor preste atención a la vida útil. Las diferentes almohadillas, fabricantes y productos químicos tienen diferentes vidas útiles: a veces puede ser de un año, a veces de cinco años, y para otros puede ser indefinida. En cualquier caso, debe ser tenido en cuenta por los profesionales de la contratación durante el proceso de compra.

Si bien la obtención de soluciones de gestión térmica puede ser más compleja que los típicos componentes electrónicos, puede ser una experiencia realmente gratificante, ya que proporciona nuevas vías para que los equipos de ingeniería y de compras trabajen juntos. DigiKey ofrece miles de diferentes piezas de gestión térmica en stock para su envío inmediato desde más de 65 fabricantes de marca de calidad. Como siempre, DigiKey y su equipo interno de ingenieros están disponibles para proporcionar apoyo al cliente 24/7 a los profesionales de compras que están tomando decisiones sobre soluciones de gestión térmica.