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Ya hemos hablado de ello muchas veces: los valores de conductividad térmica de las pastas térmicas que figuran en el embalaje y en las fichas técnicas son casi siempre demasiado elevados. Por supuesto, esto también se debe a que se utilizan métodos de medición inadecuados o se modifican las condiciones de tal manera que los valores medidos son demasiado altos. Precisamente de esto me gustaría ocuparme hoy, porque especialmente los importadores de sobres creen ciegamente en lo que los OEM chinos les llenan por una miseria. Los valores altos se venden bien, obviamente. Pero al final el estúpido es el cliente, porque no puede medirlo. Hoy veremos una pasta con los legendarios 17 W/mK. Por supuesto, no puedo verificar si se midió algo con esta pasta o si el OEM o el remitente de la bolsa simplemente acordaron un valor impreso con fines de marketing. Pero podemos pensar en cómo obtener ese valor sin encender el dragster. De forma totalmente legal y como resultado de una medición que proporciona un resultado engañoso desde el punto de vista del cliente, pero donde ni siquiera se puede asumir una intención. Sí, existe tal cosa. Y con demasiada frecuencia, porque ahí es donde entra en juego el cubo de pasta que sigo mencionando. Caricatura de una “medición con cubo” Las desventajas de la medición ASTM Hotwire La prueba ASTM Hotwire para medir la conductividad térmica de pastas térmicas, que en realidad es bastante barata de implementar, tiene serias desventajas que pueden comprometer rápidamente la precisión de los resultados. Uno de los principales problemas de este método es la posible estimación incorrecta de la conductividad térmica real de los materiales probados, lo que a menudo conduce a valores demasiado altos. Una de las principales desventajas de la prueba ASTM Hotwire es la sensibilidad de la prueba a las resistencias de contacto entre la pasta térmica y las placas metálicas. Estas resistencias de contacto son causadas por las irregularidades de las superficies de las placas y la distribución imperfecta de la pasta. Incluso las pequeñas burbujas de aire o las capas irregulares pueden perjudicar el flujo de calor y, por tanto, falsear los resultados de la medición. Dado que la prueba se basa en el supuesto de que la pasta conduce el flujo de calor de manera uniforme, tales irregularidades pueden conducir rápidamente a errores sistemáticos y este suele ser el caso de materiales superiores a 1 W/mK. Ejemplo de probador de hilo caliente hasta 1 W/mK con tanque para el material a probar Además, no se tiene suficientemente en cuenta la influencia de los gradientes de temperatura a lo largo de las placas metálicas. Si la distribución de la temperatura no es uniforme, esto afecta a las mediciones de temperatura y conduce a un cálculo inexacto de la conductividad térmica. Además, la prueba del hilo caliente puede distorsionarse aún más a altas temperaturas debido a la expansión térmica de los materiales, lo que también puede conducir a resultados erróneos. Los valores medidos, a menudo demasiado altos, también se deben a la denominada estructura de prueba de «placa caliente protegida», en la que el calentamiento del cable puede provocar una sobreestimación de la conductividad térmica. En la práctica, esto significa que la prueba sobreestima la conductividad térmica de la pasta térmica porque el método es sensible al sobrecalentamiento local del cable. El cable genera una fuente de calor localizada que no es necesariamente representativa de una transferencia de calor uniforme en aplicaciones del mundo real. Por lo tanto, las deficiencias se deben a una combinación de resistencia de contacto, distribución de temperatura no uniforme y configuración de prueba específica, que no siempre reproducen correctamente las condiciones reales de funcionamiento de las pastas térmicas. Por lo tanto, estas mediciones son menos confiables para pastas más conductoras y pueden sobreestimar significativamente el rendimiento real de los materiales térmicamente conductores. Pero son baratos, ya que al final un sistema así cuesta sólo una décima parte del precio de un probador real. Cómo hacerlo bien Generalmente mido las pastas termoconductoras de mis artículos y de mi base de datos según ASTM D5470-17 y también intento reducir de antemano la mayoría de las influencias negativas. Precisamente por eso, después de la respectiva calibración trabajo con una capa inicial de 500 µm, que primero caliento lentamente a 120 °C sin demasiada presión, luego enfrío a 20 °C y finalmente la caliento a los 60 °C constantes de mis medidas. Sólo entonces mido la resistencia térmica o la conductividad térmica en condiciones idénticas de laboratorio con una temperatura media constante de la pulpa de 60 °C y desde 400 µm hacia abajo en incrementos de 25 µm. Esto ocurre de forma estandarizada, excluyendo todos los factores perturbadores (como distorsiones de la matriz o superficies de contacto no coplanares). Se garantizan condiciones superficiales controladas, condiciones de flujo de calor unidireccional, superficies de contacto paralelas y fuerzas de sujeción conocidas con precisión. Por lo tanto, esto es todo menos el simple método del cubo de los sospechosos habituales. Medición correcta vs. Simulación de una medición incorrecta Ahora también estoy intentando medir la pasta «incorrectamente», creando condiciones inadecuadas (temperaturas, presión extremadamente alta y por lo tanto un Rth pequeño) y calculando la llamada conductividad térmica global usando solo unos pocos puntos de medición como en la prueba del hilo caliente. También dejo aquí de lado los puntos de interferencia. Esto está relativamente cerca de una “prueba de cubeta” en términos de inexactitud. Podemos ver el protocolo de mi prueba de degradación de esta pasta en el paquete en la introducción de arriba y también llego a poco menos de 17 W/mK. Pero sólo porque eso es lo que quiero. Podría fácilmente imprimir el resultado en el paquete y estar contento, pero este valor es completamente irreal: si ahora mido con un total de 6 sensores de temperatura y uno para el calentador, realizo un total de 17 mediciones individuales con diferentes valores. para el espesor de la línea de unión (BLT) (y también se midieron y calibraron los dos cuerpos de prueba en el calentador y el refrigerador), se obtienen valores significativamente más precisos. Esto se debe a que cada medición individual tiene un umbral para las ventanas de temperatura de los 7 sensores, el BLT y la presión en 100 muestras de datos de medición y esta ventana debe mantenerse para TODOS los valores durante al menos 2 segundos. La resistencia térmica efectiva generalmente varía linealmente con respecto al BLT, por lo que elimino del cálculo algunos valores que no se encuentran exactamente en la línea imaginaria. Luego, lógicamente, también obtengo el valor correcto y ajustado para las 13 restantes, que también podrían ser mediciones ligeramente superiores: por lo tanto, esta pasta (Thermal Hero Quantum) tiene una conductividad térmica real en masa de 3,16 W/mK y no de 17 W/mK. . ! Y ahora comparemos algo, por malos que somos… Dow Chemical especifica al menos 5 W/mK para el DOWSIL TC-5550 e internamente escribe hasta 5,3 W/mK. Según mi método, mido alrededor de 5,28, lo que definitivamente debería ser lo suficientemente preciso. Si juzgara mal esta pasta ahora, estaría incluso en un valor increíble entre 20 y 25 W/mK. Para cualquiera que quiera volver a verlo en curvas, aquí hay una comparación entre las resistencias térmicas del Thermal Hero Quantum y el DOWSIL TC-5550: Y una vez más para la conductividad térmica real teniendo en cuenta las resistencias de interfaz existentes: Creo que esto es suficiente. teoría para un viernes, pero tenía muchas ganas de sacármela del estómago.
