פדים תרמיים אולטרה-רכים עבור יישומי ניהול חום

שרתים נמצאים בכל מקום בתשתיות IT וממלאים תפקיד קריטי במרכזי נתונים של ענן ומחשוב ארגוני. אך המעבדים, הכרטיסים הגרפיים, כונני האחסון וספקי הכוח עבור שרתים אלה מייצרים חום. כדי לפזר חום זה נדרש מערך מורכב של מנגנוני קירור, כולל תהליכים מבוססי אוויר ונוזלים, המתעלים את החום כדי למנוע תקלות חומרה וביצועים תת-אופטימליים.

תפקידם של פדים תרמיים בשרתים

ככל שדרישות המחשוב עולות, מרכזי נתונים דוחסים יותר ארונות שרתים בחללים צפופים יותר - מה שמעלה את צפיפות החום הכוללת ומגדיל את הסיכון לנקודות חמות. ללא ניהול תרמי יעיל, רכיבים עלולים להיכנס למצב של חנק תרמי, הפוגע בביצועים, מאיץ כשל חומרה ותורם לתקלות קודם-זמנן של המערכת.

צלעות-קירור משמשות בדרך כלל לפיזור חום מרכיבים כמו מעבדים. אך בין הרכיבים לבין צלעות-הקירור שלהם, אפילו מרווחי אוויר קטנים ביותר יכולים להפריע להולכה תרמית. כאן נכנסים לתמונה פדים תרמיים.

פדים תרמיים, המורכבים מחומר ממשק תרמי (TIM), מסייעים בהעברת חום על ידי יצירת שכבה בין מקור החום לבין צלעות-הקירור. הם עשויים מחומרים מוליכי חום שניתן לעצב כך שיתאימו לחללי ביניים או למרווחי אוויר, ובכך להקל על העברת חום בין רכיבי השרת צלעות-קירור או לוחית קירור. הם מחליפים אוויר עם חומרים מוליכים תרמית טוב יותר ומתאימים עצמם לפני שטח לא אחידים. חשוב לציין כי ה-TIM חייב למלא את החללים מבלי להפריע לביצועי הרכיב האלקטרוני.

פדים תרמיים הם שימושיים במיוחד בארונות שרתים צפופים עקב מספר תכונות שלהן:

• קונפורמביליות: ניתן לעצב פדים תרמיים לצורה הנדרשת למילוי יעיל של מרווחי אוויר. פעולה זו מפחיתה את ההתנגדות ועוזרת להעביר חום. כמה פדים תרמיים הם כמעט כמו מרק (Putty‏) במרקם שלהם, מאפשרים למלא רווחים באופן יעיל יותר, ומבטיחים מגע טוב יותר עם פני השטח והעברת חום אופטימלית.
• לחץ הרכבה נמוך: רכיבי חומרה עדינים מוגנים מכיוון שהפדים אינם דורשים לחץ חריג עבור המגע התרמי.
• ביצועים עקביים וקלות טיפול: בניגוד לגריז תרמי שאינו מהודק למקומו וגם דורש מריחה חוזרת תכופה, פדים תרמיים שומרים על ביצועים אמינים לאורך זמן, אפילו בטמפרטורות גבוהות. חומרים משני-פאזה, סוג אחר של TIM, הם רגישים, ומשחות וגריזים תרמיים הם מלכלכים.

פדים תרמיים אולטרה-רכים סדרה TG-AD‏

פדים תרמיים אולטרה-רכים סדרה TG-AD‏ של T-Global Technology‏ מציעים שילוב אידיאלי של קשיות נמוכה, מוליכות תרמית גבוהה ובידוד חשמלי טוב, ההופכים אותם לאופציה חזקה עבור ניהול תרמי במרכזי נתונים ובסביבות מחשוב אחרות. הפדים מסוגלים להתאים עצמם למרווחים הלא-סדורים המיקרוסקופיים בין משטחי החיבור.

ניתן לספק את סדרת TG-AD בגיליונות סטנדרטיים או כחלקים חתוכים בהתאמה-מיוחדת, בעוביים הנעים בין 1 מ"מ עד 8 מ"מ. הם מציעים ביצועים אמינים לטווח ארוך ומיועדים בעיקר עבור תעשיית השרתים, במיוחד ביישומים שבהם ניהול תרמי מדויק ותאימות פני שטח הם קריטיים.

לסדרת TG-AD מספר תכונות ההופכות אותה ל-TIM מעולה. אלו כוללות:

• קשיות אולטרה-נמוכה וגמישות גבוהה: המטריצה מבוססת-סיליקון, המהווה את המרכיב העיקרי בסדרת TG-AD, הופכת את הפדים לרכים ביותר. המוצרים נמדדים בסולם הקשיות Shore 00 עבור חומרים רכים ביותר, בתחום בין 0 (רך ביותר) ל-100 (מוצק).
• הפדים מתעוותים בקלות, אפילו תחת לחץ נמוך מאוד, מה שמאפשר למהנדסי התכנון להבטיח מגע בין הרכיבים לבין צלעות הקירור עם כוח מינימלי. תאימות מכנית כזו היא חשובה במיוחד בעת עבודה עם רכיבים בעלי שטחי פנים לא-סדירים או גבהים משתנים, כגון מודולי מייצב מתח (VRM) או מארז עם כדוריות Ball Grid Array‏.
• מוליכות תרמית גבוהה: מטריצת הסיליקון בסדרת TG-AD כוללת חומרי מילוי קרמיים, שהם מוליכי חום מצוינים. מוליכות תרמית נמדדת בוואט למטר-קלווין (W/mK), המציין את נצילות העברת החום. ככל שהמספר גבוה יותר, כך החום עובר מהר וביעילות רבה יותר מצד אחד של המשטח התרמי לצד השני.
• עובי ופורמטים ניתנים להתאמה מיוחדת: בנוסף למגוון העוביים, סדרת TG-AD ניתנת להתאמה-מיוחדת כך שתתאים בדיוק לרכיבים, ותאפשר למהנדסי התכנון להתאים את הפדים התרמיים לצורכיהם המדויקים.

סדרת TG-AD כוללת את קווי המוצרים הבאים:

ה-TG-AD30‏ (איור 1) הוא בעל מוליכות תרמית של W/mk‏ 3.0‏ וקשיות Shore 00‏ של 20‏.

איור 1: הפד התרמי האולטרה-רך TG-AD30 הוא מחומר שיאפשר מילוי חללים יוצא-דופן בין רכיבים לבין צלעות הקירור בעזרת לחץ קל בלבד, ומעניק אימפדנס תרמי נמוך. (מקור התמונה: T-Global Technology‏)

ה-TG-AD66‏ (איור 2) הוא בעל מוליכות תרמית של W/mK‏ 6.6‏ וקשיות Shore 00 של 25.

איור 2: ניתן לספק את ה-TG-AD66 בגיליונות סטנדרטיים או בחלקים חתוכים בהתאמה-מיוחדת בעוביים הנעים בין 1.0 ל-8.0 מ"מ. (מקור התמונה: T-Global Technology)

ה-TG-AD75‏ מציע מוליכות תרמית של W/mK‏ 7.5 עם קשיות Shore 00 של 25 (איור 3).

איור 3: הפד התרמי האולטרה-רך TG-AD75 הוא סט של פדי מרווח מסיליקון בעלי ביצועים גבוהים עם מוליכות תרמית של W/mk‏ 7.5‏.

כל המוצרים עומדים בתקני RoHS ו-REACH וניתן לספק אותם בגיליונות סטנדרטיים או בחלקים חתוכים בהתאמה-מיוחדת, בעוביים הנעים בין 1 מ"מ ל-8 מ"מ.

בחירת האפשרות הנכונה

הפדים התרמיים TG-AD‏ ניתנים לשימוש ביישומי מרכזי נתונים ושרתים שונים, כולל קירור מעבדים ו- GPU‏, מודולי זיכרון ו-VRMs‏, והם מספקים ניהול תרמי בסביבות עם צפיפות יותר ויותר גבוהה. שרתי קצה ומיקרו-שרתים, שהם בעלי זרימת אוויר מוגבלת וטולרנסים מכניים מוגבלים, יכולים גם הם להפיק תועלת משימוש בפדים תרמיים.

בחירת פד תרמי מתאים עבור יישום ספציפי דורשת בדרך כלל שיקול דעת מדוקדק של תנאי הפעולה והאיזון בין המאפיינים השונים שמהנדסי התכנון מסכימים לו.

הגורמים שיש להביא בחשבון בעת בחירת פד תרמי כוללים:

• היישום הסופי וסביבת הפעולה: בעוד שלרוב ארונות השרתים ישנם תנאי פעולה דומים, עדיין חשוב להבין שהפדים התרמיים יוכלו לעמוד בטמפרטורות, באבק וברעידות שהציוד צפוי להיתקל בהן.
• מוליכות: ההמלצה הרגילה היא לבחור תחילה את המוליכות ולאחר מכן את הקשיות. T-Global מציעה טבלה שימושית עבור מציאת השילוב הנכון.
• עובי: ליריעות דקות יותר תהיה מוליכות מעט טובה יותר, אך פדים עבים יותר יכולים למלא פערים גדולים יותר ולהתאים עצמם טוב יותר למשטחים לא-אחידים. T-Global ממליצה להשתמש בפדים עבים יותר כאשר הטולרנס המכני גבוה.
• חוזק הדיאלקטרי: בידוד גלווני חשמלי עלול לפעמים להיות הכרחי עבור הגנת הרכיבים. פדים תרמיים עם חוזק דיאלקטרי גבוה ימנע קצרים חשמליים, העלולים להוביל לתקלות מערכת. פדים קשים יותר או פדים מחוזקים עם פיברגלס הם בעלי חוזק דיאלקטרי טוב יותר.

סיכום

בחירת פד תרמי מתאים עוזרת למתכננים לגשר על הפער בין הרכיבים המייצרים חום לבין הרכיבים המקררים הנלווים אליהם. הפדים התרמיים האולטרה-רכים סדרת TG-AD‏ של T-Global Technology‏ עוזרים לשמור על ארונות שרתים ומרכזי נתונים קרים יותר, ובכך לשפר את עמידותם ולהאריך את חייהם.