Pasta térmica o almohadillas térmicas

La gestión del exceso de energía térmica (calor) es un aspecto importante de los procesos actuales de diseño y fabricación de productos electrónicos. El equilibrio entre los conceptos de diseño y las realidades de producción a menudo hace que los ingenieros se esfuercen por encontrar el enfoque más óptimo.

Si bien los disipadores térmicos u otros componentes mecánicos ayudan a mantener al mínimo la temperatura de los componentes electrónicos, los materiales de interfaz térmica utilizados para acoplar unos componentes a otros también desempeñan un papel importante. A medida que continúa la tendencia hacia dispositivos más finos y pequeños, los materiales de interfaz térmica suelen ser un recurso esencial para disipar el exceso de calor. 

Los materiales de interfaz térmica (TIM) en forma de almohadilla han sido normalmente los más comunes a la hora de fabricar productos electrónicos y han constituido la mayor parte del mercado total de TIM. Existen varios tipos de almohadillas de TIM, como películas finas, rellenadores de huecos más espesos y materiales de cambio de fase. Estas almohadillas suelen aplicarse en frío mediante un proceso manual y/o usando un ligero adhesivo que ayuda a adherir la almohadilla al componente, sin necesidad de herramientas ni equipos especiales.

La simplificación del proceso de aplicación con las almohadillas térmicas suele verse contrarrestada por los elevados costes de fabricación debidos a la aplicación manual y del troquelado personalizado que precisa cada almohadilla en el dispositivo. En algunos casos, un mismo dispositivo puede llevar hasta veinte o más almohadillas térmicas de distintos tamaños. Conforme se van rediseñando soluciones para hacer frente a los cambios del mercado, los costes derivados de la creación de nuevos tamaños de almohadillas pueden ser considerables, lo que repercute en la rentabilidad y viabilidad de múltiples rediseños de dispositivos.

Además, la mayoría de las almohadillas de TIM tienen limitaciones de deflexión. Los operarios de montaje deben evitar la posible fractura o fragmentación de las almohadillas de TIM, puesto que podría provocar un rendimiento deficiente y potenciales retiradas de productos.

La alternativa a las almohadillas de TIM son los materiales de interfaz térmica que pueden dispensarse en muy diversas formas e incluyen adhesivos, encapsulantes, geles y compuestos que no requieren proceso de curado.

Los fabricantes que emplean materiales de interfaz térmica dispensables suelen disfrutar de importantes ahorros como resultado de:

• reducir drásticamente los costes de mano de obra y recursos humanos, ya que el proceso de suministro y dispensación de material suele estar automatizado 
• eliminar costes asociados a la creación de múltiples tamaños de almohadillas de TIM personalizadas con una única referencia de material TIM y capacidades de dispensación personalizadas 
• eliminar costes adicionales de ingeniería y materiales derivados de rediseños básicos de los dispositivos y de cambios en el tamaño de las almohadillas de TIM 
• eliminar prácticamente el exceso de material gracias a la precisión de los sistemas de dispensación de TIM (una vez optimizados), lo que se traduce en un importante ahorro de material a largo plazo

Dado que la mayoría de los fabricantes de productos electrónicos suelen estar acostumbrados a un proceso de aplicación manual de almohadillas y suelen tener aversión al riesgo, es comprensible que existan reticencias a la hora de pasarse a materiales de interfaz térmica dispensables. La percepción general es que todos los productos dispensables son sucios y difíciles de controlar, lo que en última instancia plantea problemas a la hora de manipular los materiales.

Si a esto le sumamos una experiencia limitada en la dispensación de materiales fluidos y escaso conocimiento de los equipos dispensadores, los ingenieros de procesos y directores de operaciones temen deficiencias en los procesos de fabricación que provoquen una aplicación imprecisa de los TIM, tiempos de inactividad y disfunciones generalizadas.

Es probable que las historias de los primeros usos de los TIM dispensables hayan contribuido a crear percepciones negativas . Cuando se dispensan materiales fluidos, especialmente TIM, los problemas de viscosidad y precisión de dispensación no se resuelven fácilmente. Tanto si las preocupaciones se centran en la potencial necesidad de efectuar repasos, en el grado de limpieza o en los requisitos de una aplicación concreta, estas percepciones erróneas hacen que los retos de fabricación parezcan insuperables.

En el caso de la fabricación de productos electrónicos, los índices de éxito a largo plazo dependen de saber desarrollar el proceso adecuado. Y el paso de almohadillas a TIM dispensables no es una excepción. Los fabricantes simplemente buscan la confirmación de que un nuevo proceso de dispensación automática de fluidos funcionará.

En la mayoría de los casos, los procesos que tienen éxito comienzan con una colaboración productiva entre varios expertos en la materia. En la transición a los TIM dispensables, es fundamental dar con los socios externos adecuados que tengan verdadera experiencia en proyectos de colaboración y que ofrezcan un respaldo continuo a la hora de guiar a los fabricantes en el proceso de cambio. 

Dado que los presupuestos y los recursos son siempre muy ajustados, es primordial una colaboración satisfactoria entre el proveedor de los materiales y el de los equipos de dispensación. Trabajando juntos en un esfuerzo de planificación inicial, estos socios pueden llevar a cabo ensayos de dispensación adecuados, experimentar con escenarios y proporcionar datos del proceso para ayudar a los fabricantes de productos electrónicos a identificar y perfeccionar un proceso exitoso.

Dado que los proveedores de materiales pueden preferir no mojarse con respecto a los fabricantes de equipos, se puede tardar en investigar el mercado y encontrar al socio más adecuado. Otro reto procede de la configuración típica de los equipos de dispensación automatizada.

La mayoría de las soluciones automatizadas de dispensación de fluidos son una mezcla de diferentes productos y tecnologías para el suministro, la dispensación, la mesa de movimiento XYZ y el software de movimiento. Esto obliga a los fabricantes a tratar con múltiples proveedores para la puesta a punto y el mantenimiento continuo de los equipos de dispensación automática de fluidos. 

Para los fabricantes de componentes electrónicos que deseen pasar de almohadillas de TIM a materiales TIM dispensables, UniXact de Graco es el único sistema de dispensación de fluidos automatizado integral del mercado que utiliza todos los componentes, el movimiento XYZ y el software de una misma fuente.

Graco lleva desde 1926 marcando la pauta, a escala mundial, en materia de tecnología de gestión de fluidos. Contamos con la experiencia y las relaciones con los proveedores de materiales para colaborar y averiguar cómo dispensar con precisión TIM u otros sellantes y adhesivos para una gran variedad de aplicaciones de fabricación electrónica. Nos centramos en ofrecer la mejor experiencia al cliente de fabricación industrial colaborando con nuestros clientes y sus proveedores de materiales para ayudar a resolver problemas, realizar pruebas y encontrar soluciones para salvar obstáculos que otros fabricantes de equipos no puedan remediar. 

Para ampliar información sobre cómo Graco puede ayudar a dispensar con precisión los TIM para controlar el exceso de calor con una dispensación de interfaz térmica precisa, exacta y fiable, visite UniXact.