Térmico: o que os compradores precisam saber

O gerenciamento térmico é o herói anônimo da eletrônica, mantendo os dispositivos frios e funcionando adequadamente. Para profissionais de compras, identificar tipos diferentes de produtos térmicos, entender como eles funcionam e reconhecer as considerações para os tempos de espera pode ajudá-los a encontrar a melhor solução.

Projetar uma solução térmica não é algo que os profissionais de compras podem fazer sozinhos. Os engenheiros devem estar envolvidos porque isto exige uma abordagem diferente do que encontrar componentes eletrônicos padrões.

Uma forma de dividir os tipos diferentes de produtos térmicos é por resfriamento ativo e resfriamento passivo. O resfriamento ativo usa energia para alimentar o resfriamento, como uma ventoinha (CA ou CC) ou um dispositivo Peltier. As tecnologias de resfriamento que não necessitam de energia incluem graxa, pasta ou pads térmicos.

Figura 1: a ventoinha axial 5 V_CC F310R-05LLC da Copal pode ser usada para resfriamento ativo. (Fonte da imagem: Nidec Copal Electronics)

Espaço

A consideração mais importante é quanto há de espaço disponível. Por exemplo, computadores com gabinetes grandes possuem bastante espaço para uma ventoinha.

Diante de aplicações como vestíveis ou telefones celulares, o espaço é uma consideração crítica. Soluções térmicas grandes não funcionarão. Ao invés disso, pads térmicos, géis ou graxa precisam ser utilizados. Esses são os tipos de soluções que precisam ser usadas para mitigar restrições de espaço. É importante também observar os tipos de componentes e módulos que geram calor, como módulos de RF sem fio e fontes de alimentação.

Dissipação térmica

O calor gerado por um componente deve ser dissipado para fora da aplicação. Não é suficiente absorber o calor, ele precisa ser transferido para outra coisa, seja o gabinete, outra área ou para o ar.

O gerenciamento térmico é sobre levar o calor para fora do componente e dissipá-lo em outro lugar. Se o calor for absorvido pelo componente, mais do que está sendo removido, na melhor das hipóteses causará desempenho reduzido e na pior destruirá a peça.

Em aplicações onde há espaço disponível, dissipadores térmicos podem ser usados. Um dissipador térmico é um dissipador de metal ou cerâmica colocado no componente. Os dissipadores térmicos possuem aletas ou nervuras que transferem calor do componente para o ar. O dissipador térmico deve ser montado firmemente ao componente. A superfície do componente pode parecer lisa, mas na verdade não é. A superfície entre o dissipador térmico e o componente precisa ser preenchida com um material intermediário, com um pad flexível, gel ou graxa. Alguns dissipadores térmicos são fornecidos com o pad intermediário integrado à base.

Figura 2: a graxa de dissipador térmico da Chemtronics é usada para preencher a folga entre o componente a ser resfriado e um dissipador térmico e melhorar a transferência térmica. (Fonte da imagem: Chemtronics)

Tempo

Tão importante quanto a solução escolhida é quando essa escolha é feita. Os dois parâmetros técnicos mais importantes para um pad térmico, que é uma solução popular, é quanto de calor eles podem dissipar e quão rápido eles fazem isso. Isso é algo que precisa ser calculado antes ou durante o processo de design. E depois precisa ser testado na aplicação real, na qual é onde os engenheiros precisam estar envolvidos.

O próximo parâmetro importante a considerar é o quão flexível o pad precisa ser. Neste caso, é importante considerar se a aplicação deve usar um pad ou um gel. Um gel pode ser uma graxa ou pasta. Um problema com a graxa é que a manutenção pode ser problemática, suja e desorganizada se um componente com graxa precisa ser retrabalhado ou reparado. Além disso, a graxa no longo prazo não é confiável, porque algumas vezes ela pode perder a forma e não espalhar por igual através da superfície do componente. Por outro lado, a graxa é muito mais barata do que outras soluções.

Um pad é melhor em muitos casos, mas ele deve ser cortado para caber no formato do componente. A natureza personalizada de usar uma solução de pad significa que isso pode custar mais. Os profissionais de compras devem levar todas essas variáveis em conta, além da qualidade e tempo adicional que leva o fabricante para cortar os pads.

Para fins de tempos de espera, muitos fabricantes cotarão uma escala de tempo padrão de algumas cinco ou seis semanas, mais talvez uma ou duas semanas adicionais para pré-corte. Alguns fabricantes podem cotar até 12 semanas porque o material usado é uma combinação de várias matérias-primas e, portanto, depende de outros fabricantes. Logo, questões externas podem atrasar os tempos de espera.

Por exemplo, o terremoto japonês que ocorreu alguns anos atrás arruinou muitas das fábricas de cola. A cola é um componente chave dos pads, então os tempos de espera estenderam a 16 semanas ou mais. Com a Covid-19, algumas fábricas fecharam. Contudo, devido a retenção de estoque, o tempo de espera da DigiKey permaneceu inalterado e a influência da pandemia tem sido mínima. Ultimamente, isso depende da aplicação e como as coisas competem sobre preço.

Rastreabilidade

Para gerenciamento térmico, a rastreabilidade do componente também é uma consideração importante. A DigiKey compra somente diretamente dos fabricantes para garantir a autenticidade. Isso também ajuda os compradores a isolar, de forma rápida, problemas potenciais com protótipos e resolver a fonte do problema.

Outra razão da importância da rastreabilidade com o gerenciamento térmico é a validade. Especialmente pads térmicos, graxas ou pastas, é importante o distribuidor prestar atenção à validade. Diferentes pads, fabricantes e produtos químicos possuem diferentes validades: algumas vezes pode ser um ano, outras vezes pode ser cinco anos e para outros podem ser indefinido. Independente disso, ela deve ser levada em conta pelos profissionais de suprimentos durante o processo de compra.

Embora as soluções de suprimentos de gerenciamento térmico podem ser mais complexas do que componentes eletrônicos típicos, isto pode ser uma experiência realmente recompensadora, levando a novas formas para as equipes de compras e engenharia trabalharem juntas. A DigiKey oferece milhares de peças diferentes de gerenciamento térmico em estoque para remessa imediata de mais de 65 fabricantes de marcas de qualidade. Com sempre, a DigiKey e a equipe interna de engenheiros estão disponíveis para dar suporte ao cliente 24 h/dia e 7 dias/semana para profissionais de compras, a quem cabem tomar decisões sobre soluções de gerenciamento térmico.