Almohadillas térmicas ultrasuaves para aplicaciones de gestión del calor

Los servidores son omnipresentes en la infraestructura de TI y desempeñan un papel fundamental en los centros de datos de la nube y de la informática empresarial. Pero los procesadores, las GPU, las unidades de almacenamiento y las fuentes de alimentación de estos servidores generan calor. Para disiparlo, un complejo conjunto de mecanismos de refrigeración, que incluyen procesos basados en aire y líquidos, lo canalizan para evitar fallos en el hardware y un rendimiento subóptimo.

El papel de las almohadillas térmicas en los servidores

A medida que aumentan las demandas informáticas, los centros de datos están acumulando más racks de servidores en espacios más reducidos, lo que aumenta la densidad térmica general y el riesgo de que se produzcan puntos calientes. Sin una gestión térmica eficaz, los componentes pueden entrar en estrangulamiento térmico, lo que degrada el rendimiento, acelera el fallo del hardware y contribuye a un mal funcionamiento prematuro del sistema.

Los disipadores térmicos se utilizan generalmente para disipar el calor de componentes como los procesadores. Pero entre los componentes y sus disipadores térmicos, incluso los espacios de aire más pequeños pueden impedir la conducción térmica. Aquí es donde entran en juego las almohadillas térmicas.

Compuestas por un material de interfaz térmica (TIM), las almohadillas térmicas ayudan a transferir el calor formando una capa entre una fuente de calor y un disipador térmico. Están fabricados con materiales térmicamente conductivos que pueden moldearse para adaptarse a los espacios intersticiales o huecos de aire, lo que facilita la transferencia de calor entre los componentes del servidor y un disipador térmico o placa fría. Sustituyen el aire por materiales con mayor conductividad térmica y se adaptan a las irregularidades de la superficie. Es importante destacar que el TIM debe rellenar los huecos sin interferir en el rendimiento del componente electrónico.

Las almohadillas térmicas son especialmente útiles en racks de servidores densos debido a una serie de características:

• Adaptabilidad: Las almohadillas térmicas se pueden moldear para adaptarse a la forma necesaria y rellenar eficazmente los huecos de aire. Al hacerlo, se reduce la resistencia y se facilita la transferencia de calor. Algunas almohadillas térmicas tienen una consistencia casi similar a la masilla, lo que les permite rellenar los huecos con mayor eficacia y garantizar un mejor contacto con la superficie y una transferencia de calor optimizada.
• Baja presión de montaje: los componentes metálicos delicados están protegidos porque las almohadillas no requieren una presión excesiva para el contacto térmico.
• Rendimiento constante y facilidad de manejo: a diferencia de las grasas térmicas, que requieren reaplicación frecuente y pueden desplazarse, las almohadillas térmicas mantienen un rendimiento fiable a lo largo del tiempo, incluso a altas temperaturas. Los materiales de cambio de fase, otro tipo de TIM, son frágiles, y las pastas y grasas térmicas son sucias.

Almohadillas térmicas ultrasuaves de la serie TG-AD

Las almohadillas térmicas ultrasuaves de la serie TG-AD de T-Global Technology ofrecen una combinación ideal de baja dureza, alta conductividad térmica y buen aislamiento eléctrico, lo que las convierte en una opción sólida para la gestión térmica en centros de datos y otros entornos informáticos. Las almohadillas se adaptan a las irregularidades microscópicas entre las superficies de contacto.

La serie TG-AD se puede suministrar en láminas estándar o como piezas troqueladas a medida, con espesores que van desde 1 mm hasta 8 mm. Ofrecen un rendimiento fiable a largo plazo y están destinados principalmente al sector de los servidores, especialmente en aplicaciones en las que la gestión térmica de precisión y la conformidad de la superficie son fundamentales.

La serie TG-AD tiene varias propiedades que la convierten en un TIM superior. Entre ellos se incluyen:

• Dureza ultrabaja y alta adaptabilidad: la matriz a base de silicona, que constituye el componente principal de la serie TG-AD, hace que las almohadillas sean muy suaves. Los productos se miden según la escala de dureza Shore 00 para materiales muy blandos, que va de 0 (muy blando) a 100 (duro).
• Las almohadillas se deforman fácilmente, incluso bajo una presión muy baja, lo que permite a los ingenieros de diseño garantizar el contacto entre los componentes y los disipadores térmicos con una fuerza mínima. Esta conformidad mecánica es especialmente valiosa cuando se trabaja con componentes que tienen superficies irregulares o alturas variables, como los módulos reguladores de voltaje (VRM) o los encapsulados de matriz de rejilla de bolas.
• Alta conductividad térmica: la matriz de silicona de la serie TG-AD incluye rellenos cerámicos, que son excelentes conductores térmicos. La conductividad térmica se mide en vatios por metro-kelvin (W/mK), lo que indica la eficiencia de la transferencia de calor. Cuanto mayor sea el número, más rápido y eficazmente se transmite el calor de un lado a otro de la almohadilla térmica.
• Espesores y formatos personalizables: además de estar disponible en una amplia gama de espesores, la serie TG-AD se puede personalizar para adaptarse con precisión a los componentes, lo que permite a los ingenieros de diseño ajustar las almohadillas térmicas a sus necesidades exactas.

La serie TG-AD incluye las siguientes líneas:

El TG-AD30 (Figura 1), que tiene una conductividad térmica de 3.0 W/mK y una dureza Shore 00 de 20.

Figura 1: La almohadilla térmica ultrasuave TG-AD30 está formulada para lograr un relleno excepcional de los huecos entre los componentes y los disipadores de calor con solo una ligera presión, lo que proporciona una baja impedancia térmica. (Fuente de la imagen: T-Global Technology)

El TG-AD66 (Figura 2), que tiene una conductividad térmica de 6.6 W/mK y una dureza Shore 00 de 25.

Figura 2: El TG-AD66 se puede suministrar en láminas estándar o en piezas troqueladas a medida con grosores que van desde 1.0 hasta 8.0 mm. (Fuente de la imagen: T-Global Technology)

El TG-AD75, que ofrece una conductividad térmica de 7.5 W/mK con una dureza Shore 00 de 25 (Figura 3).

Figura 3: La almohadilla térmica ultrasuave TG-AD75 es un conjunto de almohadillas de silicona de alto rendimiento con una conductividad térmica de 7.5 W/mk.

Todos los productos cumplen con las normativas RoHS y REACH y se pueden suministrar en láminas estándar o piezas troqueladas a medida, con grosores que van desde 1 mm hasta 8 mm.

Selección de la opción térmica adecuada

Las almohadillas térmicas TG-AD se pueden utilizar en diversas aplicaciones de centros de datos y servidores, incluyendo la refrigeración de procesadores y GPU, módulos de memoria y VRM, proporcionando gestión térmica en entornos cada vez más densos. Los servidores periféricos y los microservidores, que tienen un flujo de aire limitado y tolerancias mecánicas restringidas, también pueden beneficiarse del uso de almohadillas térmicas.

Seleccionar la almohadilla térmica adecuada para una aplicación específica suele requerir un análisis minucioso de las condiciones de funcionamiento y el equilibrio que los ingenieros de diseño están dispuestos a alcanzar entre las distintas características.

Los factores a tener en cuenta al seleccionar una almohadilla térmica incluyen:

• Aplicación final y entorno operativo: aunque la mayoría de los racks para servidores tienen condiciones operativas similares, es fundamental comprender que las almohadillas térmicas pueden soportar las temperaturas, el polvo y las vibraciones a las que probablemente se verá sometido el equipo.
• Conductividad: la recomendación habitual es seleccionar primero la conductividad y luego la dureza. T-Global ofrece una práctica tabla para encontrar la combinación adecuada.
• Espesor: las láminas más finas tendrán una conductividad ligeramente mejor, pero las almohadillas más gruesas pueden rellenar huecos más grandes y adaptarse mejor a superficies irregulares. T-Global recomienda utilizar almohadillas más gruesas cuando las tolerancias mecánicas son elevadas.
• Resistencia dieléctrica: en ocasiones, puede ser necesario el aislamiento eléctrico para proteger los componentes. Las almohadillas térmicas con una alta resistencia dieléctrica evitarán cortocircuitos eléctricos, que pueden provocar fallos en el sistema. Las almohadillas más duras o reforzadas con fibra de vidrio suelen tener una mejor resistencia dieléctrica.

Conclusión

Seleccionar la almohadilla térmica adecuada ayuda a los diseñadores a salvar la distancia entre los componentes que generan calor y los elementos de refrigeración asociados. Las almohadillas térmicas ultrasuaves de la serie TG-AD de T-Global Technology ayudan a mantener más frescos los racks de servidores y los centros de datos, lo que aumenta su vida útil y durabilidad.