Pads térmicos vs. Pasta térmica: la mejor opción para montar disipadores de calor

Antiguamente solía trabajar en la industria del ladrillo como asistente de construcción. Mi responsabilidad fundamental era aplanar el terreno antes del volcado del hormigón para garantizar unos cimientos perfectamente nivelados. Era un trabajo tedioso y agotador, pero también extremadamente importante para que los edificios pudiesen resistir años y años de uso y abuso. Me tocaba recorrer a pie el terreno, armado con tan solo una pala para garantizar que el suelo estuviese plano y nivelado, con un margen de error de una pulgada (dos centímetros y medio). Y una pulgada era un margen de error bastante estrecho en mi trabajo. Y sin embargo, quien oficio tiene, su casa mantiene: al final de cada día, por mi honor que ese terreno iba a estar apto para edificar hasta la gran pirámide de Keops.

Pero, por más perfecto e impoluto (según mi opinión) que fuese mi trabajo, siempre quedaba por ahí uno que otro inevitable bache o depresión de una pulgada. Y, aunque a una fracción minúscula de esa dimensión, la superficie de su CPU inevitablemente tendrá también algún que otro bache o depresión. Es una realidad: todo CPU tendrá dificultades para lograr un nivel prístino de horizontalidad. Sin embargo, con una adecuada comprensión de cómo se monta un disipador de calor, será más fácil el mantener la CPU en la condición y estructura que necesita.

Pad térmico vs. Pasta térmica: ¿cuál brinda un mejor cubrimiento?

Siendo realistas, no hay tal cosa como unas bases perfectamente niveladas. Simplemente hay demasiadas influencias y factores externos fuera de nuestro control (en la práctica). Pero aun así, mi labor era lograr un nivel de horizontalidad que permitiese verter el hormigón y así obtener unos cimientos que durasen muchos años. Ahora, imaginemos que el hormigón (que rellena muy bien todas esas pequeñas inconsistencias) es la pasta térmica o grasa térmica que normalmente se vierte sobre la CPU. Esta pasta es excepcionalmente buena para rellenar esos microbaches. Esta es una de las ventajas de usar un pad térmico vs. pasta térmica.

El adhesivo térmico durará muchísimo tiempo y será una opción muy superior para optimizar la transferencia de calor, o conductividad térmica, hacia el disipador. Una capa de pasta térmica o grasa térmica creará un recubrimiento integral sobre la parte superior del componente. Como es un líquido espeso, rellenará todos los espacios vacíos en el componente y en la parte inferior del disipador térmico. Esto genera una transferencia de calor mucho más eficiente hacia el disipador.

Pasta térmica Laird (Image source)

Los pads térmicos, por otra parte, también se asientan con facilidad en esta superficie casi plana (parecido a lo que sería colocar una lámina de contrachapado en mi suelo casi plano). Sin embargo, seguirán existiendo pequeños huecos entre la CPU y el pad térmico. Estas pequeñas bolsas de aire generan una conductividad térmica ligeramente inferior, porque el aire no es muy bueno para transferir el calor.

Si aún no tiene muy claro si debe usar un pad térmico o pasta térmica, ambas soluciones le ofrecerán una superficie prácticamente plana sobre la cual montar el disipador. Si el control de la temperatura resulta muy crítico y de verdad necesita ese medio grado adicional de enfriamiento, entonces la mejor opción es la pasta térmica. En componentes con alto consumo de potencia, como FPGA o CPU de alto rendimiento, el uso de la pasta térmica o el pad térmico no es el fin de la discusión. Seguramente deberá añadir un ventilador de enfriamiento a estos componentes para garantizar que la temperatura permanezca en el nivel adecuado.

Un pad térmico con disipador es mucho menos complicado de usar que la pasta térmica.

Que sus habilidades no le dejen "pegado"

Utilizando una vez más la analogía con el hormigón, nuestro trabajo va mucho más allá de simplemente asegurarnos de tener una superficie nivelada y horizontal sobre la cual edificar la casa (o montar el disipador). Verter hormigón ciertamente es una manera superior de rellenar cualquier bolsa de aire. Sin embargo, también representa una operación más engorrosa, pegajosa y complicada. De manera similar, la aplicación de la pasta térmica sobre la CPU puede volverse un poco desastrosa si usted (o el montador) no están bien versados en el arte. La composición de la pasta térmica es exactamente lo que su nombre sugiere: una pasta líquida. Imagínese cómo sería intentar verter hormigón sin nada de experiencia previa: ¡un desastre, nada menos! 

Por otra parte, colocar un pad térmico (equivalente a una lámina de contrachapado) es una operación mucho más sencilla, que requiere de menos pericia. Los pads térmicos suelen incluir una película pegajosa en ambas caras, y no precisan del pulso de cirujano que hay que tener para verter la pasta térmica correctamente. Todo lo que se debe hacer es retirar la película protectora y colocarlo sobre su CPU. Si bien la aplicación de pasta térmica es una buena práctica, colocar un pad térmico es tan sencillo como poner un sticker.

Pad térmico vs. Pasta térmica: durabilidad

Si tuviese que evaluar la longevidad de su producto después del montaje, ciertamente haría falta considerar algunos factores como: ¿la base debe resistir durante 1000 años sin mantenimiento? ¿o solo tiene una vida útil de 10 años? A veces, al considerar los aspectos de la vida útil de una PCB, nuestros diseños deben ser capaces de resistir décadas enteras bajo exigentes condiciones de operación. El uso de pasta térmica para montar el disipador de calor de su CPU definitivamente durará más que cualquier pad térmico y será mucho más resistente al desgaste.

Esto se debe simplemente al material que se usa en cada producto. La pasta térmica, compuesto térmico para CPU o una grasa térmica se adhiere y solidifica después de su aplicación, mientras que un pad térmico mantiene una constitución esponjosa. Será una solución más duradera y menos costosa. Esto es particularmente cierto para casos en los que hay una realización continua de ciclos térmicos.

Compuesto térmico epóxico vs. Pad térmico

En contraste, un pad térmico con disipador se volverá frágil con el tiempo, después de sufrir continuos ciclos térmicos, momento en el cual el disipador puede desprenderse del componente, Otra interfaz térmica que con una vida útil similarmente corta es el epoxi térmico, que se solidifica hasta convertirse en un material plástico suave. Tiene la misma capacidad de rellenar baches que la pasta térmica, pero con la durabilidad de un pad térmico. También se volverá frágil con el tiempo al estar expuesto a ciclos térmicos continuos.

Compuesto térmico epóxico vs. pad térmico: este IC tiene algunos restos de epoxi térmico (Image source).

Si lo que busca es un proceso menos exigente para el montaje del disipador en un producto que tendrá una vida útil mucho más corta, entonces el uso de un pad térmico con disipador puede funcionarte mejor. Los pads térmicos, pads de conductividad térmica o pads de interfaz térmica, que son más costosos, suelen estar hechos de materiales similares a la goma y son menos resistentes al desgaste que sus contrapartes líquidos.

Restos de pasta térmica

Para concluir con las sugerencias de montaje de nuestro disipador, hemos determinado algunas consideraciones útiles. La pasta térmica es un producto más efectivo a la hora de rellenar esos pequeños "baches" de aire y tendrá un rendimiento mejor ante la disipación térmica. Sin embargo, su aplicación requiere de un nivel superior de habilidades y seguramente será más difícil. El hecho de que la pasta térmica sea más duradera que los pads térmicos implica que, si hace falta reemplazar el disipador, será mucho más difícil quitarlo. Parte de la pasta térmica se quedará pegada en el componente (como se muestra en la siguiente imagen), y será difícil de eliminar.

Durabilidad del pad térmico vs. la pasta térmica: se puede ver la pasta térmica intacta en este componente.

Los pads térmicos siempre serán menos difíciles de montar, pero también tendrán un rendimiento un poco menor en cuanto a la conductividad térmica del disipador. La pasta térmica también se lleva la palma en términos de la larga vida útil del producto en comparación con la aplicación del pad térmico, simplemente debido al material del cual están hechos.

Tanto si opta por el camino de los pads térmicos vs. pasta térmica, puede tener la seguridad de que cada uno de ellos le ofrecerá un apoyo adecuado para su diseño. Si usted usa el software de diseño de PCB adecuado , esto le permitirá considerar todo esto y más en la fase de diseño y montaje de su producto, y el CircuitStudio^®​ de Altium Designer le brindará toda la información necesaria para tomar unas decisiones de diseño bien fundamentadas.

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