Rozwiązania termiczne: co kupujący wiedzieć powinien

Rozpoznanie różnych rodzajów produktów termicznych, zrozumienie sposobu ich działania oraz świadomość zagadnień dotyczących czasu realizacji zamówień pomagają personelowi zaopatrzenia w doborze najlepszego rozwiązania.

Personel zaopatrzenia zwykle nie jest w stanie samodzielnie opracowywać rozwiązań termicznych. Należy zaangażować inżynierów, ponieważ wymagane jest inne podejście, niż w przypadku zakupu standardowych komponentów elektronicznych.

Jednym z możliwych do przeprowadzenia podziałów produktów termicznych jest podział na chłodzenie aktywne lub pasywne. Chłodzenie aktywne wykorzystuje energię (prąd stały lub prąd zmienny) do zasilania takich urządzeń, jak wentylatory lub moduły Peltiera. Techniki chłodzenia, które nie wymagają zasilania wykorzystują między innymi smary, pasty i okładziny termiczne.

Miejsce

Jednym z najważniejszych zagadnień jest ilość dostępnego miejsca. Na przykład w komputerach posiadających duże obudowy jest dużo miejsca na wentylatory.

Jednak w takich zastosowaniach jak urządzenie ubieralne lub telefony komórkowe, przestrzeń ma znaczenie krytyczne. Duże rozwiązania termiczne nie sprawdzą się. Zamiast tego należy wykorzystać okładziny termiczne, żele lub smary. Tego typu rozwiązania pozwalają pokonać ograniczenia miejsca. Należy również zwrócić uwagę na rodzaje komponentów i modułów, które generują ciepło - jak np. moduły radiowe i zasilacze.

Rozpraszanie ciepła

Ciepło wytwarzane przez dany komponent musi zostać rozproszone na zewnątrz. Samo pochłanianie ciepła nie wystarczy, trzeba je przetransferować - do obudowy, w inne miejsce lub do powietrza.

Odprowadzanie ciepła polega na odebraniu ciepła od komponentu i rozproszeniu w innym miejscu. Jeżeli ciepło będzie pochłaniane przez komponent zamiast zostać odprowadzone, w najlepszym przypadku spowoduje pogorszenie parametrów działania, a w najgorszym zniszczenie części.

W zastosowaniach, gdzie dostępne jest miejsce, można wykorzystać radiatory. Radiator jest elementem metalowym lub ceramicznym umieszczanym na podzespole. Radiatory posiadają żebra, które przekazują ciepło od komponentu do powietrza. Radiatory muszą być ściśle przymocowane do komponentu. Powierzchnie komponentów mogą wyglądać na gładkie, jednak w rzeczywistości takie nie są. Przestrzeń pomiędzy radiatorem i komponentem należy wypełnić materiałem pośrednim, takim jak np. okładzina elastyczna, żel lub smar. Niektóre radiatory są dostarczone z okładziną pośrednią wbudowaną w podstawę.

Czas

Czas jest równie istotny, jak rodzaj wybranego rozwiązania. Okładziny termiczne, które są popularnym rozwiązaniem, charakteryzowane są przez dwa najważniejsze parametry techniczne: ilość ciepła, jaką są w stanie rozproszyć oraz jak szybko mogą to zrobić. Należy je obliczyć przed rozpoczęciem procesu projektowania lub w jego trakcie. Należy je następnie przetestować w faktycznym zastosowaniu, w co należy zaangażować inżynierów.

Następnym parametrem, który należy uwzględnić jest wymagana elastyczność okładziny. W tym miejscu należy również zastanowić się, czy w danym zastosowaniu należy użyć okładziny, czy żelu. Żel może mieć postać smaru lub pasty. Smary sprawiają problemy podczas konserwacji, powodując zabrudzenia, jeżeli smarowany komponent wymaga przeróbki lub naprawy. Ponadto smary nie są niezawodne w dłuższym terminie ponieważ mogą czasami zmieniać kształty i nierównomiernie pokrywać powierzchnię komponentu. Z drugiej strony smary są znacznie tańsze w porównaniu do innych rozwiązań.

Okładziny sprawdzają się lepiej w większości przypadków, jednak wymagają docięcia do kształtu komponentu. Niestandardowa natura rozwiązań w postaci okładzin oznacza, że mogą być droższe. Personel zaopatrzenia powinien uwzględnić wszystkie wymienione zmienne, a także jakość i dodatkowy czas potrzebny na docięcie okładzin przez producenta.

Jeżeli chodzi o czas realizacji, większość producentów określa standardowy czas rzędu pięciu do sześciu tygodni, czasem dodając jeszcze dwa tygodnie na wstępne cięcie. Niektórzy producenci mogą określić czas dochodzący do 12 tygodni, ponieważ używany materiał stanowi kombinację wielu surowców, przez co są uzależnieni od innych producentów. Dlatego czynniki zewnętrzne mogą wydłużać czasy realizacji.

Na przykład trzęsienie ziemi w Japonii kilka lat temu zrujnowało wiele fabryk klejów. Klej jest kluczowym składnikiem okładzin, dlatego czasy realizacji wydłużyły się do 16 tygodni i więcej. Niektóre fabryki zostały zamknięte z powodu Covid-19. Jednak dzięki zapasom, czasy realizacji w firmie Digi-Key pozostają bez zmian, a wpływ pandemii jest minimalny. Ostatecznie zależy on od zastosowania i konkurencji cenowej.

Identyfikowalność

Identyfikowalność również jest istotnym zagadnieniem w odprowadzaniu ciepła. Aby zapewnić autentyczność, firma Digi-Key zaopatruje się tylko u producentów. Pomaga to również nabywcom w szybkim wyodrębnieniu wszelkich potencjalnych problemów z prototypami i szybszym rozpoznaniu źródeł problemów.

Trwałość magazynowa to kolejny powód, dla którego identyfikowalność jest ważna. W przypadku specjalnych okładzin termicznych, smarów i past ważne jest, aby dystrybutor zwracał uwagę na trwałość magazynową. Trwałość magazynowa różnych okładzin, różnych producentów i różnych składów chemicznych może być różna: czasami jest to jeden rok, czasami pięć lat, a czasem nieograniczony okres. Niezależnie od tego, konieczne jest jej uwzględnienie w procesie zakupowym przez zaopatrzeniowców.

Wybór dostawców rozwiązań odprowadzania ciepła może być bardziej skomplikowany niż w przypadku komponentów elektronicznych, jednak daje możliwość odkrycia nowych sposobów współpracy zespołów inżynieryjnych i zaopatrzeniowych. Firma Digi-Key oferuje tysiące różnych części wykorzystywanych w odprowadzaniu ciepła, dostępnych do natychmiastowej wysyłki z magazynu, pochodzących od ponad 65 uznanych producentów marek wysokiej jakości. Firma Digi-Key i jej zespół inżynierów pozostają do dyspozycji klientów przez 24 godziny i 7 dni w tygodniu, zapewniając obsługę personelu zaopatrzenia podejmującego decyzje o wyborze rozwiązań odprowadzania ciepła.

Artykuł opublikowano dzięki uprzejmości firmy DigiKey