פתרונות תרמיים: מה הרוכשים צריכים לדעת

ניהול תרמי הוא הגיבור הלא-מוכר של האלקטרוניקה, השומר על התקנים מקוררים ופועלים כראוי. עבור אנשי רכש מקצועיים, זיהוי סוגים שונים של מוצרים תרמיים, הבנת אופן פעולתם והכרת השיקולים עבור זמני ההספקה יכולים לעזור להם לרכוש את הפתרון הטוב ביותר.

תכנון פיתרון תרמי אינו דבר שאנשי רכש מקצועיים יכולים בדרך כלל לעשות לבד. המהנדסים חייבים להיות מעורבים מכיוון שזה דורש גישה שונה מאשר מיקור רכיבים אלקטרוניים סטנדרטיים.

אחת הדרכים לחלק את הסוגים השונים של מוצרים תרמיים היא לפי קירור אקטיבי וקירור פסיבי. קירור אקטיבי משתמש בהספק חשמלי כדי לקרר, כמו מאוורר (AC או DC) או התקן Peltier. טכנולוגיות קירור שאינן דורשות הספק חשמלי כוללות גריז, מרק או פדים תרמיים.

איור 1‏: ניתן להשתמש במאוורר VDC‏ 5‏ אקסיאלי F310R-05LLC‏ מבית _Copal‏ עבור קירור אקטיבי. (מקור התמונה: Nidec Copal Electronics)

מקום

השיקול החשוב ביותר הוא כמה מקום יש. לדוגמה, במחשבים עם מארזים גדולים יש הרבה מקום למאוורר.

לנוכח יישומים כמו התקנים לבישים או טלפונים ניידים, המקום הוא שיקול קריטי. פתרונות תרמיים גדולים לא יעבדו. במקום זאת, יש להשתמש בפדים תרמיים, ג'לים או גריז. אלו הם סוגי הפתרונות שניתן להשתמש בהם כדי להקל על מגבלות המקום. חשוב גם לציין את סוגי הרכיבים והמודולים המייצרים חום, כגון מודולי RF לאלחוט וספקי-כוח.

פיזור חום

את החום שנוצר על ידי רכיב חייבים לפזר מחוץ ליישום. זה לא מספיק לספוג את החום, צריך להעביר אותו למשהו אחר, אך בכל מקרה, לאזור אחר או לאוויר.

ניהול תרמי הוא אודות סילוק חום מהרכיב ופיזורו במקומות אחרים. אם החום נספג על ידי הרכיב, במקום להסיר אותו, במקרה הטוב הוא יאט את הביצועים ובמקרה הגרוע ביותר יהרוס את החלק.

ביישומים שבהם יש מקום, ניתן להשתמש בצלעות-קירור. צלעות-קירור הן צלעות מתכת או קרמיקה הממוקמות על הרכיב. לצלעות הקירור יש סנפירים או צלעות המעבירים את החום מהרכיב לאוויר. את צלעות-הקירור יש להרכיב בצורה הדוקה על הרכיב. משטח הרכיב אולי נראה חלק אך למעשה הוא אינו כזה. את המשטח בין צלעות-הקירור לבין הרכיב צריך למלא בחומר ביניים כמו פד גמיש, ג'ל או גריז. כמה צלעות-קירור מסופקות עם פד ביניים המשולבת בבסיס.

איור 2‏: הגריז עבור צלעות-קירור מבית Chemtronics‏ משמש למילוי המרווח בין הרכיב המקורר לבין צלעות-הקירור לטובת העברה תרמית משופרת. (מקור התמונה: Chemtronics)

תזמון

חשוב לא פחות מהפיתרון הנבחר הוא מתי הבחירה נעשית. שני הפרמטרים הטכניים החשובים ביותר עבור פד תרמי, שהוא פיתרון פופולרי, הם כמה חום הם יכולים לפזר וכמה מהר הם יכולים לעשות זאת. זה משהו שצריך לחשב לפני או במהלך תהליך התכנון. ואז זה צריך להיבדק ביישום בפועל, שבו חייבים מהנדסים להיות מעורבים.

הפרמטר העיקרי הבא שיש לשקול הוא עד כמה הפד צריך להיות גמיש. בשלב זה, חשוב גם לשקול אם היישום צריך להשתמש בפד או בג'ל. ג'ל יכול להיות גריז או מרק. בעיה אחת עם גריז היא שהתחזוקה עלולה להפוך לבעייתית, מלוכלכת ומבולגנת אם צריך לעבד-מחדש או לתקן רכיב מגורז. כמו כן, לטווח ארוך גריז הוא לא מאוד אמין מאחר ולפעמים הוא יכול לאבד את צורתו ולא להתפשט באותה מידה על משטח הרכיב. מצד שני, גריז זול בהרבה לעומת פיתרונות אחרים.

פד עדיף ברוב המקרים אך יש לחתוך אותו כך שיתאים לצורת הרכיב. מאחר ופד הוא פיתרון מותאם-במיוחד מטבעו, המשמעות היא עלות גבוהה יותר. אנשי רכש מקצועיים מביאים בחשבון את כל המשתנים האלו, ובנוסף את האיכות ואת הזמן הנוסף שלוקח ליצרן לחתוך את הפד.

עבור זמני ההספקה, רוב היצרנים יתנו הערכת זמן סטנדרטית של משהו כמו חמישה עד שישה שבועות, בתוספת אולי שבוע עד שבועיים נוספים לצורך קדם-חיתוך. כמה יצרנים עשויים להעריך עד 12 שבועות מכיוון שהחומר המשמש הוא שילוב של חומרי גלם רבים, ולכן תלוי ביצרנים אחרים. לפיכך, סוגיות חיצוניות יכולות לעכב את זמני ההספקה.

לדוגמה, רעידת האדמה ביפן שהתרחשה לפני כמה שנים הרסה רבים ממפעלי הדבק. הדבק הוא מרכיב מרכזי בפדים, ולכן זמני ההספקה התארכו עד ל- 16 שבועות או יותר. עקב מגפת הקורונה, כמה מפעלים נסגרו. עם זאת, בשל החזקת המלאי שלה, זמן ההספקה של DigiKey נותר ללא שינוי והשפעת המגפה הייתה מינימלית. בסופו של דבר, זה תלוי ביישום וכיצד הדברים מתחרים על המחיר.

עקיבות

עבור הניהול התרמי, עקיבות הרכיבים היא גם כן שיקול חשוב. DigiKey קונה רק ישירות מיצרנים כדי להבטיח אותנטיות. זה גם עוזר לרוכשים לבודד במהירות את כל הבעיות הפוטנציאליות באבות-הטיפוס ולהגיע מהר יותר למקור הבעיה.

סיבה נוספת לחשיבות העקיבות בניהול תרמי היא חיי המדף. עם פדים תרמיים, גריז או מרק מיוחדים, חשוב שהמפיץ ישים לב לחיי המדף. לפדים, יצרנים וסוגי כימיה שונים יש חיי מדף שונים: לעיתים זה יכול להיות שנה אחת, לעיתים זה יכול להיות חמש שנים, ועבור אחרים זה יכול להיות בלתי-מוגבל. בכל מקרה, אנשי המיקור המקצועיים חייבים להביא זאת בחשבון במהלך תהליך הרכישה.

אמנם פתרונות ניהול תרמי יכולים להיות מורכבים יותר מאשר רכיבים אלקטרוניים טיפוסיים, אך זו יכולה להיות התנסות מתגמלת באמת המספקת נתיבים חדשים עבור צוותי ההנדסה והרכש לעבוד יחד. DigiKey מציעה אלפי חלקי ניהול תרמי שונים המוכנים למשלוח מיידי מתוך המלאי מיותר מ- 65 יצרני מותגים איכותיים. כמו תמיד, DigiKey וצוות המהנדסים הביתי שלה עומדים לרשותכם לספק תמיכת לקוחות 24/7 לאנשי רכש מקצועיים המחליטים על פיתרונות ניהול תרמי.