La dureza de la almohadilla térmica influye en su adaptabilidad a superficies irregulares y en la fuerza que puede ejercer al comprimirse. Una almohadilla más blanda suele tolerar una mayor variación de espacio con una carga de montaje menor. Una almohadilla más dura puede requerir un ajuste de espesor más preciso y una trayectoria de carga más rígida.
La dureza por sí sola no determina el grosor. Limita el rango de compresión que se puede utilizar de forma segura.
Primero, verifique la escala del durómetro.
Las almohadillas térmicas suelen ser lo suficientemente blandas como para utilizar la escala Shore 00. La escala Shore A es mucho más dura y los valores numéricos no son intercambiables.
Jiuju identifica los valores de dureza de sus almohadillas térmicas como Shore 00. Las especificaciones públicas de sus almohadillas térmicas muestran grados estándar que abarcan desde construcciones blandas hasta opciones de mayor dureza.
ASTM D2240 es el método de ensayo estándar para la dureza del caucho mediante durómetro. El valor del durómetro describe la resistencia a la indentación según el método especificado. No indica directamente la presión necesaria para comprimir toda la superficie de la almohadilla.
¿Por qué el mismo espesor se comporta de manera diferente según su dureza?
Imagina dos almohadillas de 1.5 mm en un espacio de 1.2 mm. Ambas experimentan una compresión geométrica del 20 %.
- Una almohadilla más blanda puede adaptarse a las ondulaciones de la superficie y alcanzar un contacto total con una presión moderada.
- Una almohadilla más dura puede ejercer una fuerte presión sobre los puntos más altos antes de rellenar las zonas bajas.
La geometría es idéntica. La distribución de fuerzas no lo es.
La diferencia se vuelve más importante a medida que aumenta el área de contacto y la variación de la superficie. En una interfaz ancha o ligeramente curvada, una almohadilla más dura puede cargar las regiones altas antes de alcanzar las bajas. Una almohadilla más blanda puede adaptarse con mayor facilidad, pero también puede desplazarse o extruirse si el diseño carece de soporte lateral. No convierta el tamaño del paquete en una regla de dureza fija; utilice el mapa de separación medido y la curva de presión-deformación del grado exacto.
Esa diferencia afecta a:
- Arco de PCB
- Estrés del paquete
- Asiento de fijación
- Area de contacto
- Inclinación del refrigerador
- Manipulación y colocación
- Relajación a largo plazo
Almohadillas térmicas blandas: ventajas y limitaciones
Ventajas
- Adaptarse a superficies rugosas o irregulares.
- Se necesita menos carga para establecer contacto
- Admite diferentes alturas de componentes.
- Reducir la tensión local en paquetes frágiles
Compensaciones
- Puede estirarse, arrugarse o rasgarse durante su manipulación.
- Puede requerir un soporte o revestimiento para el ensamblaje automatizado.
- Puede desplazarse o extruirse si no está bien restringido.
- Algunas formulaciones de silicona pueden requerir pruebas de baja exudación para entornos sensibles.
Una almohadilla blanda no justifica ignorar el grosor. El exceso de material puede levantar el refrigerador o crear una trayectoria de calor prolongada.
Almohadillas térmicas más rígidas: ventajas y limitaciones
Ventajas
- Manejo y troquelado más sencillos
- Mejor estabilidad dimensional
- Potencialmente mejor resistencia al movimiento lateral
- Los grados reforzados pueden ser adecuados para procesos de ensamblaje exigentes.
Compensaciones
- Puede ser necesario aplicar una carga mayor para la misma deformación.
- Menor capacidad para adaptarse a las ondulaciones.
- Es posible que se necesite una tolerancia de separación y espesor más estricta.
- Los componentes altos pueden soportar una fuerza desproporcionada.
Utilice almohadillas más duras cuando el conjunto tenga una planitud controlada y una trayectoria de carga deliberada, no simplemente porque parezcan más fáciles de instalar.
Dureza frente a conductividad
El aumento de la cantidad de relleno térmicamente conductor puede modificar la dureza y la respuesta a la compresión. Jiuju informa sobre su grupo de almohadillas térmicas de alta conductividad (8–25 W/m·K) con una dureza Shore 00 de 40–60, si bien señala que el comportamiento exacto depende del grado.
No infiera la presión a partir de ese rango. Solicitud:
- Método de ensayo Shore 00 y construcción de la muestra
- Curva de tensión de compresión frente a deformación
- Impedancia térmica en función de la presión o el espesor.
- Tolerancia del espesor de la almohadilla
- Detalles de refuerzo y adhesivos
La norma ASTM D575 proporciona una base estándar para comparar las características de compresión-deformación del caucho. La norma ASTM D5470 proporciona el contexto de impedancia térmica.
Las pruebas de dureza y las pruebas de compresión responden a preguntas diferentes.
Un durómetro Shore 00 presiona un indentador definido contra la superficie. La lectura se ve afectada por el espesor de la muestra, la superficie de apoyo, el tiempo de permanencia y el método de prueba. Un probador de compresión aplica carga a un área más amplia y registra la tensión o fuerza en función del desplazamiento. Esta respuesta se asemeja mucho más a la que experimenta una tapa, una placa fría o un disipador de calor.
El equipo de laboratorio documentado de Jiuju incluye un durómetro Shore 00 y un probador de compresión rápida. Para la selección, utilice el resultado del durómetro como una verificación del material y de la consistencia del lote; por sí solo, no puede confirmar la identidad del material. Utilice la curva de compresión para calcular la carga en la condición de separación mínima.
Al revisar una curva, confirme:
- Grado exacto, grosor de la almohadilla y número de capas
- Área de la muestra y geometría de la platina
- Temperatura de prueba y velocidad de compresión
- Si los datos muestran la carga inicial, la descarga o un ciclo posterior.
- Tiempo de permanencia antes de la lectura de fuerza
- Esfuerzo de ingeniería frente a unidades de fuerza total
No escale la fuerza total directamente de un cupón del proveedor a menos que primero la convierta a presión. Luego multiplique por el área de contacto real y verifique cómo se distribuyen las almohadillas alrededor de los sujetadores y soportes.
¿Qué puede hacer que la dureza varíe entre lotes?
La formulación y la variación del proceso pueden afectar tanto la indentación como la respuesta global. Jiuju documenta los controles de entrada para los puntos de tamaño de partícula D10/D50/D90 del relleno, la viscosidad mixta y el contenido de volátiles. Las familias de rellenos candidatas y su tratamiento superficial varían según el objetivo de conductividad. Estos controles ayudan a gestionar la dispersión y la consistencia del proceso, pero las comprobaciones de la almohadilla terminada siguen siendo importantes.
Para un diseño crítico en cuanto a espesor y dureza, defina al menos:
- Tolerancia de espesor y método de medición de fuerza controlada.
- Objetivo Shore 00, apilamiento de muestras y tiempo de espera.
- Esfuerzo de compresión en una o más deformaciones de diseño.
- Impedancia térmica a un espesor y presión relevantes.
- Los límites de cambio posteriores al envejecimiento o al ciclo de carga y descarga se establecen cuando la fiabilidad así lo requiere.
Si un lote recibido cumple con la dureza Shore 00 pero produce una carga de ensamblaje diferente, investigue el espesor, el refuerzo, el adhesivo, la velocidad de compresión y los registros de formulación. La dureza por sí sola no es evidencia suficiente para aprobar la sustitución.
Cómo seleccionar el espesor con datos de dureza
- Mida las holguras mínimas y máximas de montaje.
- Seleccione los espesores nominales candidatos utilizando la fórmula en la guía de pilares.
- Calcular los extremos de compresión incluyendo la tolerancia de la almohadilla.
- Lea la presión a partir de la curva de compresión del grado exacto.
- Multiplica la presión por el área de contacto para estimar la fuerza total.
- Verifique los límites de los componentes, la placa de circuito impreso, los sujetadores y la carcasa.
- Inspeccione las marcas de testigos y el asentamiento en varios conjuntos.
- Realizar pruebas térmicas y de fiabilidad controladas.
Si una almohadilla rígida excede el límite de fuerza, puede reducir el grosor, ajustar la tolerancia de separación, seleccionar una formulación más blanda, segmentar el área de la almohadilla o rediseñar la estructura de soporte.
Para interfaces grandes, revise la huella de contacto por zonas en lugar de registrar solo "aprobado" o "reprobado". Marque dónde comienza el contacto, dónde la almohadilla alcanza la tensión máxima y dónde se deforma el disipador o la placa. Esto permite diferenciar un problema de conformidad de un problema de espesor nominal y proporciona al proveedor un objetivo útil para la evaluación de la dureza y la fuerza de compresión.
Errores comunes
- Escribir “50 Shore” sin indicar 00, A u otra escala.
- Tratar la dureza como una curva de fuerza de compresión.
- Sustituir por un grado de alta conductividad más duro del mismo espesor.
- Ignorar las capas de refuerzo y adhesivas
- Probar una muestra plana y suponer que un conjunto grande deformado se comporta de la misma manera.
- Seleccionar la suavidad sin tener en cuenta el manejo y la automatización.
Preguntas Frecuentes
¿Un valor Shore 00 más bajo siempre es mejor?
No. Las almohadillas más blandas mejoran la adaptabilidad, pero pueden ser más difíciles de manipular y sujetar. Seleccione la fuerza mínima que cumpla con los requisitos térmicos, de proceso y de fiabilidad.
¿Pueden dos almohadillas con el mismo valor Shore 00 ser sustitutos directos?
No automáticamente. Sus curvas de compresión, conductividad, refuerzo, tolerancia de espesor, propiedades eléctricas y comportamiento de envejecimiento pueden diferir.
¿Es necesario que una almohadilla más suave sea más gruesa?
No por definición. El grosor proviene del espacio. La suavidad determina cómo se adapta el material y qué fuerza desarrolla dentro del rango de grosor requerido.
Utilice la dureza para predecir el ajuste, no solo el rendimiento.
La dureza de la almohadilla térmica resulta más útil al combinarla con el grosor, la presión y la geometría de la superficie. Confirme la escala, obtenga la curva de compresión y calcule la fuerza total antes de sustituir los grados.
Para obtener datos sobre los candidatos, consulte la tabla de especificaciones de las almohadillas térmicas de Jiuju y envíe el rango de separación y el límite de carga al solicitar una recomendación.
