este artículo Publicado por primera vez en la revista hermana Power Electronics News
La pasta térmica es imprescindible en cualquier taller de electrónica. Se utilizan sustancias densas llamadas pastas térmicas para mejorar la transferencia de calor entre los componentes electrónicos y los disipadores de calor. En realidad, no toda la energía se utiliza en los procesos de los sistemas electrónicos y una cantidad importante se pierde en forma de calor. En esta publicación, aprenderá algunos consejos y trucos para usar pasta térmica, también conocida como pasta térmica.
pasta termica
El intercambio de calor entre los disipadores de calor y los componentes electrónicos es ahora de suma importancia. Las temperaturas del equipo deben estar lo más alejadas posible de la catastrófica Tj (máx.). En la práctica, operar a temperaturas más altas puede resultar en un rendimiento más bajo, lo que genera pérdidas de energía significativas y una fuerte caída en la eficiencia del sistema debido a la generación de calor. La superficie disipativa funcional siempre se ve reducida por irregularidades e imperfecciones microscópicas. disipador de calor Completamente acoplado a la CPU. La pasta térmica aumenta la superficie disponible del disipador de calor y facilita la transferencia de calor entre estos dos componentes. Las pastas térmicas suelen contener silicio y óxido de zinc para facilitar la conexión entre el chip y su sistema de refrigeración. Mucha gente subestima su valor porque tiene un propósito importante. Sin él, se forman burbujas de aire y limitan la transferencia de calor. La pasta térmica, por otro lado, suaviza los rasguños superficiales microscópicos para ayudar a enfriar su dispositivo. La figura 1 muestra varias formas de adhesión entre las dos superficies de contacto (CPU y disipador). Específicamente:
- El primer diagrama muestra la unión ideal, que no se puede lograr en la práctica.
- La segunda imagen muestra la unión real sin pasta térmica. Las dos superficies no son perfectamente lisas y las imperfecciones microscópicas contienen aire que impide el paso del calor.
- La tercera figura muestra la adherencia mejorada en la práctica usando pasta térmica.
Figura 1: Varios tipos de contacto entre componentes electrónicos y disipadores de calor
Conductividad térmica
La conductividad térmica es una cantidad física que mide la capacidad de un material para transferir calor a través de la conducción térmica, el fenómeno que gobierna el transporte de calor. Se debe a la naturaleza del material, no a la forma. La conductividad térmica se denota con la letra ‘k’ y su unidad de medida es Watts por metro por Kelvin.
Los metales aluminio y cobre son excelentes conductores térmicos y eléctricos. El aire es un conductor térmico muy pobre y el aire atrapado entre un componente electrónico y su disipador de calor impide la disipación de calor. De hecho, es casi un aislante e impide en la mayor medida posible el intercambio de calor. La pasta térmica no ofrece el mismo valor y rendimiento que el aluminio o el cobre, pero aun así contribuye significativamente a la transferencia de calor. Dependiendo de la calidad y el material (zinc o plata) utilizado para la pasta térmica, puede tener un coeficiente de conductividad entre 2 W/mK y 8 W/mK. Figura 2 muestra una simulación típica con tres configuraciones operativas diferentes. Proporcionar 48 W de potencia a la parte inferior del sistema calienta la CPU y el disipador térmico a una temperatura ambiente de 20 °C. El primer diagrama muestra una configuración ideal con un contacto perfecto entre la CPU y el disipador de calor. , incluso a nivel molecular. En este caso, la temperatura máxima que puede alcanzar el sistema (más precisamente, la CPU) es de 40°C. La segunda figura muestra una configuración utilizando pasta térmica. En este caso, la temperatura máxima que alcanza el sistema en la CPU es de 44°C, ligeramente superior a la temperatura anterior, pero aún dentro de los límites aceptables. La tercera figura muestra una configuración clave donde el contacto entre la CPU y el disipador de calor es inestable, no se usa pasta térmica y existen muchas burbujas de aire entre las dos partes. En este caso, la temperatura máxima que alcanzará el sistema en la CPU es de 78°C. Los diseñadores deben tener mucho cuidado en este caso, ya que la CPU funciona a altas temperaturas.
Figura 2: El efecto del disipador depende en gran medida de la superficie de contacto con la CPU
Puedes consultar el artículo completo novedades en electronica de potencia