Teplo: co musejí nákupčí vědět

Regulace tepla je skrytým hrdinou elektroniky – ochlazuje zařízení a stará se o to, aby řádně fungovala. Znají-li profesionální nákupčí různé typy tepelných produktů, rozumí-li jejich fungování a vědí-li, že musí brát v úvahu dodací lhůty, může jim to pomoct nalézt to nejlepší řešení.

Návrh tepelného řešení není obvykle záležitostí, na které by profesionální nákupčí pracovali sami. Do procesu je nutné zahrnout i techniky, protože je k tomu vyžadován jiný přístup než k nakupování standardních elektronických součástek.

Jedním ze způsobů rozdělení tepelných produktů na různé typy je rozdělení na aktivní chlazení a pasivní chlazení. Při aktivním chlazení se k chlazení využívá energie. Jde například o ventilátor ( střídavý, nebo stejnosměrný) nebo o  Peltierův článek. Mezi technologie chlazení, které nevyžadují energii, patří mazivo, tmel a tepelné podložky.

Obrázek 1: K aktivnímu chlazení lze použít axiální ventilátor F310R-05LLC se _{stejnosměrným napětím 5 V} od společnosti Copal. (Zdroj obrázku: společnost Nidec Copal Electronics)

Místo

Při zvažování chlazení je nejdůležitějším faktorem, kolik místa je k dispozici. Například počítače s velkými kryty mají pro ventilátor místa dostatek.

Avšak v aplikacích, jako je nositelná elektronika nebo mobilní telefony, je místo kritickým prvkem. Velká tepelná řešení zde nebude možné použít. Namísto toho je třeba využít tepelné podložky, gely a mazivo. Řešení tohoto druhu lze využít právě k řešení nedostatečného místa. Je však také důležité věnovat pozornost typům součástek a modulů, které generují teplo, jako jsou například bezdrátové RF moduly a napájecí zdroje.

Odvod tepla

Teplo, které součástky generují, je nutné odvést mimo aplikaci. Pouhá absorpce tepla nepostačuje, teplo je nutné odvést jinam – ať již do krytu, jiné oblasti nebo do vzduchu.

Správa tepla je celá o tom, jak teplo od součástky odebrat a jak je odvést do jiných míst. Pokud by součástka teplo namísto odebírání absorbovala, došlo by v nejlepším případě ke zhoršení výkonu a v nejhorším k úplnému zničení součástky.

V aplikacích s dostatkem místa lze použít chladiče. Chladič je kovový nebo keramický díl, který se umisťuje na součástku. Chladiče mají lamely nebo žebra, které odvádějí teplo od součástky do vzduchu. Chladiče musí být na součástku pevně namontovány. Ačkoli se povrch součástky může jevit jako hladký, ve skutečnosti tomu tak není. Povrch mezi chladičem a součástkou je nutné vyplnit přechodovým materiálem, jako je například flexibilní podložka, gel nebo mazivo. Některé chladiče se dodávají s přechodovou podložkou již přímo integrovanou do jejich spodní části.

Obrázek 2: Mazivo chladiče společnosti Chemtronics se používá k vyplnění mezery mezi chlazenou součástkou a chladičem, aby docházelo k lepšímu přenosu tepla. (Zdroj obrázku: společnost Chemtronics)

Časování

Stejně důležité jako samotná volba řešení je i to, kdy se volba provede. Dvěma nejdůležitějšími technickými parametry pro tepelné podložky, které jsou oblíbeným řešením, je, kolik tepla dokáží odvést a jak rychle ho zvládnou odvést. Tento faktor je nutné před započetím procesu návrhu nebo během něj důkladně vypočítat. Poté je třeba provést testování ve skutečné aplikaci a to je prostor pro zapojení techniků.

Dalším důležitým parametrem ke zvážení je, jak flexibilní musí být podložka. V tomto bodě je také důležité rozhodnout, zda se v aplikaci použije podložka nebo gel. Gelem může být buď mazivo, nebo tmel. S mazivem je spojen jeden problém – pokud je třeba mazanou součástku přepracovat nebo opravit, je údržba problematická a dochází ke znečištění a nepořádku. Mazivo není z dlouhodobého hlediska ani příliš spolehlivé, protože může někdy ztratit svůj tvar a nebude po povrchu součástky rozetřeno rovnoměrně. Na druhou stranu je však také mnohem levnější než ostatní řešení.

Pro většinu případů je lepším řešením podložka, ale je nutné ji oříznout, aby odpovídala tvaru součástky. Přizpůsobování při používání řešení s podložkou znamená, že může jít o finančně nákladnější cestu. Všechny tyto faktory by měli brát profesionální nákupčí v úvahu a navíc ještě kvalitu a dodatečný čas, který výrobci zabere řezání podložek.

Co se týče dodacích lhůt, většina výrobců nabídne standardní dobu dodání – přibližně pět až šest týdnů plus možná jeden nebo dva týdny navíc za předřezání. Někteří výrobci mohou nabídnout až 12týdenní lhůtu, protože použitý materiál je kombinací několika surovin a proto závisí na dalších výrobcích. Externí problémy proto mohou způsobit zpoždění dodacích termínů.

Například zemětřesení, ke kterému došlo před několika lety v Japonsku, zničilo mnoho továren na výrobu lepidel. Lepidlo je přitom klíčovou součástí podložek, dodací lhůty se proto prodloužily až na 16 týdnů i více. V souvislostí s pandemií Covid-19 došlo k uzavření některých továren. Avšak díky tomu, že si společnost DigiKey neustále drží skladové zásoby, zůstaly dodací lhůty neovlivněny a vliv pandemie je minimální. Nakonec závisí na aplikaci, jak jsou věci konkurenceschopné.

Vysledovatelnost

Při regulaci tepla je vysledovatelnost součástek také důležitým faktorem, který je nutné brát v úvahu. Společnost DigiKey nakupuje pouze přímo od výrobců, aby zajistila originálnost produktů. Kupujícím se tak lépe izolují případné potenciální problémy s prototypy a mohou se dostat k jádru problému rychleji.

Dalším důvodem, proč je vysledovatelnost u regulace tepla důležitá, je skladovatelnost. U speciálních tepelných podložek, maziv nebo tmelů je důležité, aby distributor věnoval pozornost skladování. Různé podložky, výrobci a prostředí vyžadují různě dlouhou skladovatelnost. Někdy to může být jeden rok, někdy pět let a u některých výrobků je doba skladovatelnosti dokonce nekonečná. Bez ohledu na to ji musí brát nákupčí během procesu nakupování v úvahu.

Přestože může být hledání řešení regulace tepla složitější než hledání běžné elektronické součástky, může přinést sladkou odměnu a umožnit, aby technici a nákupní týmy pracovali společně a nalezli nové způsoby. Společnost DigiKey nabízí tisíce různých součástek pro regulaci tepla od více než 65 kvalitních výrobců známých jmen a má jejich součástky na skladě k okamžitému odeslání. Společnost DigiKey a její interní tým techniků jsou jako vždy připraveni poskytovat nonstop zákaznickou podporu profesionálním nákupčím, kteří se rozhodují o řešeních regulace tepla.