Pasta termoprzewodząca a podkładki termoprzewodzące

Zarządzanie nadmiarem energii cieplnej (ciepła) stanowi istotny aspekt dzisiejszych procesów projektowania i produkowania elektroniki. Równoważenie koncepcji projektowych i realiów produkcyjnych często zmusza inżynierów do poszukiwania najbardziej optymalnego podejścia.

Podczas gdy radiatory lub inne komponenty mechaniczne pomagają w utrzymywaniu minimalnej temperatury elektroniki, ważną rolę odgrywają również materiały termoprzewodzące wykorzystywane do łączenia tych komponentów z innymi podzespołami elektronicznymi. W miarę utrzymywania się trendu związanego z coraz cieńszymi i mniejszymi urządzeniami,  materiały termoprzewodzące są często wykorzystywane w celu rozpraszania nadmiaru ciepła. 

W przypadku produkcji urządzeń elektronicznych, najpowszechniej wykorzystywanym materiałem termoprzewodzącym (TIM) były dotąd podkładki, które stanowiły większość całego rynku TIM. Dostępne są różne rodzaje podkładek TIM, zarówno zapewniające cienką, jak i grubszą warstwę wypełnienia szczelin oraz materiały zmiennofazowe. Podkładki te zazwyczaj nakładane są na zimno za pomocą procesów ręcznych i/lub z wykorzystaniem lekkiego kleju, ułatwiającego przyklejenie podkładki do danego elementu – eliminując konieczność stosowania jakichkolwiek specjalnych narzędzi czy sprzętu.

Uproszczony proces nakładania z wykorzystaniem podkładek termoprzewodzących często wiąże się z wysokimi kosztami produkcji z uwagi na ręczny proces mocowania i niestandardowe wykrawanie , które są wymagane w przypadku każdej podkładki wykorzystywanej w urządzeniu. W niektórych przypadkach na jedno urządzenie może przypadać nawet 20 lub nawet więcej podkładek termicznych o różnych rozmiarach. Wraz z wprowadzaniem modyfikacji projektowych w celu uwzględniania zmian rynkowych, koszty związane z wytwarzaniem nowych rozmiarów podkładek mogą być wysokie, co z kolei może wpływać na rentowność i opłacalność procesów związanych z przeprojektowywaniem wielu urządzeń.

Ponadto większość podkładek TIM ma ograniczenia związane z uginaniem. Pracownicy na liniach montażowych muszą unikać sytuacji potencjalnie prowadzących do pękania lub strzępienia się podkładek TIM, co mogłoby prowadzić do słabej wydajności i ewentualnego wycofywania produktów z rynku.

Alternatywą dla podkładek TIM są różne rodzaje materiałów termoprzewodzących zapewniających możliwość dozowania, w tym substancje niepodlegające utwardzaniu, kleje, kapsułki i żele.

Producenci wykorzystujący materiały TIM zapewniające możliwość dozowania zwykle zyskują znaczne oszczędności kosztów dzięki:

• radykalnemu obniżeniu kosztów pracy i personelu z uwagi na zwykle zautomatyzowany proces podawania i dozowania materiałów; 
• obniżeniu kosztów związanych z wykluczeniem konieczności wytwarzania dużych ilości niestandardowych rozmiarów podkładek TIM, za sprawą jednej jednostki SKU materiału TIM oraz możliwościom niestandardowego dozowania; 
• wyeliminowaniu dodatkowych kosztów inżynieryjnych i materiałowych wynikających z konieczności przeprojektowywania podstawowych urządzeń i wprowadzania zmian w odniesieniu do rozmiarów podkładek TIM; 
• precyzyjnym systemom dozowania TIM (po ich zoptymalizowaniu), które praktycznie eliminują dozowanie nadmiaru materiału, co przekłada się na znaczące, długofalowe oszczędności materiałowe.

Ponieważ większość producentów elektroniki jest zwykle zaznajomiona z ręcznymi procesami nakładania podkładek i zazwyczaj unika ryzyka, poziom komfortu w przypadku dozowanych materiałów termoprzewodzących jest, co zrozumiałe, niski. Powszechnie uważa się, że stosowanie wszelkich produktów dozowanych wiąże się z powstawaniem bałaganu i z trudnościami w zapanowaniu nad nimi, co ostatecznie przekłada się na wyzwania związane z obchodzeniem się z tego typu materiałami.

W połączeniu z ograniczonym doświadczeniem w zakresie dozowania materiałów płynnych oraz minimalną znajomością urządzeń przeznaczonych do dozowania płynów, inżynierowie ds. procesów i kierownicy operacyjni obawiają się nieprawidłowości dotyczących procesów produkcyjnych, oznaczających nieprecyzyjne nakładanie TIM, przestoje i zmniejszenie wydajności.

Istotną przyczyną negatywnego postrzegania tych materiałów są zapewne początki stosowania dozowanych materiałów TIM. Podczas dozowania materiałów płynnych, zwłaszcza TIM, zapewnienie odpowiedniej lepkości i dokładności dozowania stanowi duże wyzwanie. Niezależnie od tego, czy obawy te skupiają się wokół potencjalnych przeróbek, kwestii czystości, czy też wymagań dotyczących konkretnego zastosowania, tego typu błędne wyobrażenia sprawiają, że wyzwania produkcyjne wydają się niemożliwe do pokonania.

W przypadku produkcji elektroniki,  długofalowe wskaźniki sukcesu zależą od opracowania właściwego procesu. Zmiana podkładek na dozowane materiały TIM nie jest tutaj wyjątkiem. Producenci pragną potwierdzenia, że ​​nowy proces obejmujący automatyczne dozowanie płynów po prostu będzie działał.

W większości przypadków skuteczne procesy rozpoczynają się od owocnej współpracy wielu ekspertów w danej dziedzinie. W przypadku przejścia na dozowane materiały TIM, kluczową rolę odgrywa znalezienie odpowiednich partnerów zewnętrznych, będących w stanie zapewnić rzeczywiste partnerstwo oraz nieustanne wsparcie pozwalające przeprowadzić producentów przez cały proces zmian. 

Z uwagi na zazwyczaj ograniczone budżety i zasoby, zasadniczą rolę odgrywa owocna współpraca pomiędzy dostawcą materiałów a dostawcą urządzeń dozujących. Dzięki podjęciu współpracy już na etapie wstępnego planowania, partnerzy są w stanie przeprowadzić odpowiednie próby związane z dozowaniem, opracować scenariusze eksperymentów oraz dostarczyć dane procesowe, które pomogą producentom elektroniki zidentyfikować i udoskonalić skuteczne procesy.

Ponieważ dostawcy materiałów mogą preferować zachowywanie neutralnego podejścia w stosunku do producentów sprzętu, znalezienie odpowiedniego partnerstwa może wymagać czasu potrzebnego na weryfikację potencjalnych partnerów. Kolejnym wyzwaniem jest typowa konfiguracja automatycznych urządzeń dozujących.

Większość zautomatyzowanych rozwiązań przeznaczonych do dozowania płynów stanowi połączenie różnych produktów i technologii dostarczania, dozowania, stołu XYZ i oprogramowania pozwalającego definiować ruchy. Wymaga to od producentów nawiązania współpracy z wieloma dostawcami w zakresie konfiguracji i bieżącej konserwacji zautomatyzowanych urządzeń do dozowania płynów. 

W przypadku producentów elektroniki, którzy pragną zrezygnować z podkładek TIM na rzecz dozowanych materiałów TIM, UniXact firmy Graco to jedyny dostępny na rynku kompleksowy zautomatyzowany system dozowania płynów wykorzystujący wszystkie elementy, tj. ruch XYZ oraz oprogramowanie pozwalające programować ruchy.

Od roku 1926 firma Graco wyznacza światowe standardy w zakresie technologii zarządzania płynami. Posiadamy doświadczenie oraz nawiązaliśmy relacje z dostawcami materiałów umożliwiające współpracę oraz uzyskiwanie wiedzy na temat tego, w jaki sposób precyzyjnie dozować materiały TIM lub inne szczeliwa i kleje przeznaczone do różnych zastosowań w zakresie produkcji elektroniki. Koncentrujemy się na zapewnianiu klientom najlepszych doświadczeń zakresie produkcji przemysłowej, współpracując z naszymi klientami i ich dostawcami materiałów, aby pomóc im w rozwiązywaniu problemów, testowaniu i znajdowaniu rozwiązań dotyczących trudności oraz wyzwań, których inni producenci sprzętu nie są w stanie rozwiązać. 

Aby dowiedzieć się więcej o tym, w jaki sposób firma Graco może pomóc Ci w precyzyjnym dozowaniu materiałów TIM, celem kontrolowania nadmiaru ciepła poprzez dokładne, niezawodne i precyzyjne dozowanie materiałów termoprzewodzących, odwiedź stronę UniXact.