Termisk: Hva innkjøpere trenger å vite

Varmestyring er elektronikkens ukjente helt som sørger for at enheter holder seg kalde og fungerer som de skal. Når innkjøpspersonell er i stand til å identifisere forskjellige typer termiske produkter, forstå hvordan de fungerer og vite hvilke hensyn som må tas i forbindelse med leveringstider, kan det være enklere for dem å finne den beste løsningen.

Innkjøpspersonell er vanligvis ikke i stand til å utvikle en termisk løsning på egen hånd. Teknikere er vanligvis involvert, fordi det krever en annen tilnærming enn å kjøpe standard elektroniske komponenter.

En måte å skille forskjellige typer termiske produkter på, er etter aktiv kjøling og passiv kjøling. Aktiv kjøling bruker strøm for å levere kjøling, for eksempel ved å bruke en vifte (vekselstrøm/AC eller likestrøm/DC) eller Peltier-enhet. Kjøleteknologier som ikke krever strøm omfatter fett, kitt eller kjøleplater.

Figur 1: Copals F310R-05LLC aksiale 5 V_DC (likespenning)-vifte kan brukes for aktiv kjøling. (Bildekilde: Nidec Copal Electronics)

Romfart

Det viktigste som må tas hensyn til, er hvor mye plass som er tilgjengelig. For eksempel har datamaskiner med store kabinetter god plass til en vifte.

Med innretninger som kroppsbårne enheter (wearables) og mobiltelefoner, er plass en svært viktig komponent. Store termiske løsninger vil ikke fungere. Kjøleplater, geleer eller fett må brukes i stedet. Dette er løsningstyper som kan brukes til å løse problemer relatert til plassbegrensninger. Det er også viktig å merke seg hvilke komponent- og modultyper som genererer varme, for eksempel trådløse RF-moduler og strømforsyninger.

Varmeavledning

Varme som genereres av en komponent må avledes til utsiden av konstruksjonen. Det holder ikke å absorbere varmen, den må også overføres til noe annet, enten kabinettet, et annet område eller til omgivelsene i form av varm luft.

Varmestyring handler om å hente ut varme fra komponenten og avlede den til et annet sted. Hvis varme absorberes av komponenten, i stedet for å fjernes, kan i beste fall ytelsen reduseres, og i verste fall kan delen ødelegges.

Kjøleribber kan brukes i konstruksjoner som har tilgjengelig plass. En kjøleribbe er en varmesink av enten metall eller keramikk som plasseres på komponenten. Kjøleribber har finner eller ribber som overfører varme fra komponenten til luften. Kjøleribben må festes tett på komponenten. Komponentens overflate kan virke glatt, men det er den faktisk ikke. Overflaten mellom kjøleribben og komponenten må fylles med et mellomliggende materiale, for eksempel en fleksibel plate, gele eller fett. Noen kjøleribber leveres med den mellomliggende platen integrert i innfatningen.

Figur 2: Chemtronics kjøleribbefett brukes til å fylle mellomrommet mellom komponenten som avkjøles og en kjøleribbe for å oppnå bedre termisk overføring. (Bildekilde: Chemtronics)

Timing

Tidspunktet for valget er like viktig som den valgte løsningen. De to viktigste tekniske parameterne for en kjøleplate, som er en populær løsning, er hvor mye varme de kan avlede og hvor raskt de kan gjøre det. Dette er noe som må beregnes før eller under utviklingsprosessen. De må deretter testes i selve installasjonen, og det er her teknikerne må involveres.

Den neste viktige parameteren som må vurderes, er hvor fleksibel platen må være. På dette tidspunktet er det også viktig å vurdere om konstruksjonen skal bruke en plate eller en gele. En gele kan enten være fett eller kitt. Et problem med fett er at vedlikehold kan være problematisk, skittent og sølete hvis en innsmurt komponent må bearbeides eller repareres. Fett er ikke veldig pålitelig på lang sikt, fordi det noen ganger kan miste formen og ikke spre seg jevnt utover komponentens overflate. Fett er imidlertid mye billigere enn andre løsninger.

En plate er et bedre alternativ i de fleste tilfeller, men den må kuttes for å passe komponentens form. Fordi en plateløsning må være spesialtilpasset, kan den koste mer. Innkjøpspersonell må ta hensyn til alle disse variablene, samt kvaliteten og den ekstra tiden det tar produsenten å kutte platene.

De fleste produsenter tilbyr en standard tidsskala på omtrent fem til seks uker når det kommer til leveringstid, pluss kanskje en til to ekstra uker ekstra for forhåndskutting. Noen produsenter kan tilby levering på opptil 12 uker fordi materialet som brukes er en kombinasjon av mange råvarer, og er dermed avhengig av andre produsenter. Eksterne problemer kan dermed forsinke leveringstidene.

For eksempel ødela det japanske jordskjelvet som skjedde for noen år tilbake mange av limfabrikkene. Lim er en viktig komponent i plater, så leveringstidene ble utvidet til 16 uker eller mer. Noen fabrikker er stengt på grunn av Covid-19. Takket være lagerbeholdningen til DigiKey har leveringstiden vært upåvirket, og pandemiens innflytelse har vært minimal. Til syvende og sist avhenger dette av konstruksjonen og hvordan ting konkurrerer om pris.

Sporbarhet

Sporbarhet av komponenter er også en viktig faktor når det kommer til varmestyring. DigiKey kjøper bare direkte fra produsenter for å sikre autentisiteten. Dette gjør det også enklere for innkjøpere å raskt isolere potensielle problemer med prototyper og raskere finne problemkilden.

En annen grunn til at sporbarhet er viktig med varmestyring, er lagringsbestandighet. Med spesielle kjøleplater, fett eller kitt er det viktig at distributøren holder styr på holdbarheten. Ulike plater, produsenter og kjemikalier kan alle bidra til forskjellig lagringsbestandighet. Noen ganger kan det være ett år og andre ganger kan det være fem år, eller det kan være ubestemt. Dette må under alle omstendigheter tas i betraktning av innkjøpspersonell under innkjøpsprosessen.

Selv om innkjøp av varmestyringsløsninger kan være en mer kompleks affære sammenlignet med standard elektroniske komponenter, kan det være en svært tilfredsstillende opplevelse for teknikere og innkjøpspersonell å samarbeide med hverandre på nye måter. DigiKey tilbyr tusenvis av forskjellige varmestyringsdeler fra lagerbeholdningen, og disse varene, fra mer enn 65 anerkjente produsenter, kan sendes umiddelbart. Som alltid er DigiKey og det interne teamet av teknikere tilgjengelige 24 timer i døgnet, 7 dager i uken for å gi kundesupport til innkjøpspersonell som tar beslutninger når det kommer til varmestyringsløsninger.