¿Qué tornillos y opciones de montaje funcionan mejor para los disipadores térmicos?
Montar un disipador térmico de forma incorrecta puede provocar fallos térmicos. Muchos pasan por alto la compatibilidad y el par de los tornillos. Esto puede dañar los componentes o reducir la transferencia de calor.
La mayoría de los disipadores térmicos admiten tornillos para metales como M2-M4, se pueden montar con tornillos, clips o pasadores y, a menudo, ofrecen orificios personalizables o insertos roscados. Se debe controlar el par para evitar daños.
Para elegir el método de montaje adecuado, siempre tengo en cuenta las necesidades mecánicas, térmicas y de mantenimiento. Veamos qué elementos de fijación y opciones de montaje funcionan y cómo evitar errores comunes.
¿Qué tipos de tornillos son compatibles con sus disipadores térmicos?
Montar un disipador térmico con un tornillo inadecuado puede dañar las roscas o aplastar la base. Esto puede provocar un mal contacto con el chip y un fallo prematuro.
Los disipadores térmicos suelen admitir tornillos métricos (M2, M3, M4) o imperiales (#4-40, #6-32), con tipos de cabeza como de pan, plana o de casquillo. Se pueden utilizar tanto tornillos autorroscantes como tornillos de máquina, dependiendo del diseño.
Tipos comunes de tornillos utilizados en aplicaciones de disipadores térmicos
| Tipo de tornillo | Descripción | Caso típico |
|---|---|---|
| M2 / M3 / M4 | Tornillos métricos para máquinas | Módulos electrónicos generales |
| #4-40 / #6-32 | Hilos imperiales | Electrónica norteamericana |
| Plano / sartén / enchufe | Varía según el perfil de la cabeza. | Depende del hueco o espacio libre. |
| Autoperforante | Corta hilo en metal blando/plástico | Montaje sencillo sin insertos |
| Tornillos SEMS | Con arandelas premontadas | Eficiencia de la producción |
| Tornillos cautivos | Manténgase conectado al disipador térmico. | Aplicaciones que requieren mucho mantenimiento |
Normalmente recomiendo tornillos métricos siempre que sea posible, especialmente M3 o M4. Para módulos más pesados o agujeros roscados más profundos, M4 es la mejor opción. Si está diseñando con un par elevado, M4 proporciona más resistencia. En la mayoría de los disipadores de calor de aluminio extruido, los agujeros roscados aceptan fácilmente estos tornillos.
Los tornillos métricos como M3 y M4 se utilizan habitualmente para montar disipadores térmicos.Verdadero
Se ajustan a los tamaños típicos de los orificios de los disipadores térmicos de aluminio y ofrecen un roscado fiable.
En los disipadores térmicos solo se pueden utilizar tornillos autorroscantes.Falso
Los tornillos para metales son más comunes, especialmente con orificios roscados o insertos.
¿Qué métodos de montaje admiten sus diseños de disipadores térmicos?
Un montaje deficiente provoca un mal contacto térmico. Los clips de resorte y los pasadores de presión pueden ser más fáciles de instalar, pero pueden fallar bajo vibración. Los tornillos se sujetan mejor, pero necesitan el par de apriete correcto.
Los disipadores térmicos se pueden montar utilizando tornillos, clips de resorte, pasadores, adhesivos, remaches o separadores, dependiendo del tamaño, el peso y la aplicación.
Tabla: Métodos de montaje y ventajas e inconvenientes
| Método de montaje | Pros | Limitaciones |
|---|---|---|
| Montaje con tornillos | Resistente y fiable | Requiere preparación del orificio y control del par de apriete. |
| Montaje del clip | Rápido y sin estrés | Necesita espacio y ajuste de precarga. |
| Tachuelas | Rápido, sin herramientas | Resistencia limitada |
| Remaches | Permanente, fuerte | No apto para el servicio |
| Adhesivo térmico | Limpio, sin tornillos | Unión permanente y más débil |
| Cinta térmica | Fácil de usar | Más débil bajo carga o vibración |
| Soportes + tornillos | Resistente, modular | Más complejo, se necesita espacio |
Para los disipadores térmicos pequeños a nivel de placa, suelen bastar los pasadores y los clips. Los disipadores térmicos más grandes, especialmente los montados en carcasas o módulos, requieren tornillos o separadores. A veces, un método híbrido como tornillos + cinta térmica mejora la fiabilidad.
El montaje con clip aplica una fuerza elástica para sujetar el disipador térmico.Verdadero
Los clips de resorte empujan el disipador térmico hacia abajo sobre el componente, asegurando el contacto.
El remachado siempre es reversible.Falso
Los remaches forman una unión permanente y no se pueden retirar sin causar daños.
¿Ofrecéis orificios roscados o insertos a presión?
Los orificios roscados facilitan el montaje, pero si la pared del disipador térmico es demasiado delgada, pueden desgastarse. En esos casos, utilizo insertos.
Sí, admitimos orificios roscados, insertos a presión y fijaciones remachadas, como tuercas PEM o tornillos cautivos, dependiendo del grosor y la carga del disipador térmico.
Tipos de orificios y opciones de insertos roscados
| Método | Descripción | Lo mejor para |
|---|---|---|
| Agujeros roscados | Hilos cortados directamente en aluminio | Cargas ligeras a medias |
| Insertos a presión | Latón/acero inoxidable prensado | Mayor par, uso repetido |
| Tuercas de fijación automática | Inserto a presión en chapa metálica | Disipadores térmicos de pared delgada |
| Tornillos cautivos | Tornillos retenidos dentro del cuerpo del disipador térmico | Diseños que se pueden mantener sobre el terreno |
Para agujeros M3 o M4, taladro directamente en aluminio si el grosor de la pared es de al menos 3 mm. Si es más fino o el par es alto, añado insertos a presión. Los insertos resisten el desgaste y duran más cuando se montan varias veces.
Los insertos a presión proporcionan roscas más resistentes que el roscado directo en metales blandos.Verdadero
Las inserciones están fabricadas con materiales más duros y distribuyen mejor la carga.
Los orificios roscados solo se pueden utilizar en disipadores térmicos de plástico.Falso
El aluminio se utiliza habitualmente para roscar disipadores térmicos.
¿Se puede personalizar el tamaño y la ubicación de los orificios para tornillos?
Si los orificios para los tornillos están en el lugar equivocado, el montaje falla. Siempre permito la personalización de los orificios durante el diseño del disipador térmico para que se adapte a su diseño.
Sí, puede personalizar el tamaño del orificio del tornillo, el tipo de rosca, la profundidad, la ubicación y la tolerancia para adaptarse a sus necesidades específicas de montaje.
Personalizaciones típicas de los orificios para tornillos
| Parámetro | Opciones |
|---|---|
| Tamaño del hilo | M2, M3, M4, #4-40, etc. |
| Diámetro del orificio | Holgura, roscado, ajuste a presión |
| Avellanado / avellanado | Sí, según el tipo de cabeza del tornillo. |
| Ubicación del orificio | Espaciado X/Y, desplazamiento, diseño de cuadrícula |
| Número de agujeros | De 1 a 10+, dependiendo del tamaño. |
Utilizo CAD 3D para garantizar que los orificios eviten las aletas, mantengan la resistencia de las paredes y se alineen con el patrón de montaje del cliente. También utilizo salientes debajo de los orificios para aumentar la resistencia. Los orificios de paso suelen ser ligeramente más grandes (por ejemplo, 3,4 mm para un tornillo M3). Esto permite cierta tolerancia durante la instalación.
Los orificios para tornillos en los disipadores térmicos se pueden colocar para adaptarse a los diseños del cliente.Verdadero
Los disipadores térmicos suelen fabricarse a medida para adaptarse a diseños específicos de placas de circuito impreso o módulos.
Las posiciones y los tamaños de los orificios en los disipadores térmicos son fijos y no se pueden modificar.Falso
En la mayoría de los diseños, las especificaciones de los orificios se pueden personalizar completamente.
¿Qué especificaciones de par se aplican al montaje de los disipadores térmicos?
Un par excesivo rompe las piezas. Si es insuficiente, el disipador de calor se tambalea. Siempre sigo los rangos especificados para evitar tensiones.
Los límites de par varían según el tamaño del tornillo y el material del disipador térmico. Por ejemplo, los tornillos M3 suelen utilizar entre 0,5 y 0,7 Nm, y los tornillos M4 entre 1,6 y 2,0 Nm.
Valores de par de referencia para tamaños de tornillos
| Tamaño del tornillo | Rango de par típico | Notas |
|---|---|---|
| M2 | 0,2-0,3 Nm | Tornillos pequeños, carga mínima |
| M3 | 0,5-0,7 Nm | Común para disipadores térmicos de módulos |
| M4 | 1,6-2,0 Nm | Disipadores térmicos grandes o bases metálicas |
| #4-40 | 4-6 pulgadas-libras (~0,45-0,7) | Equivalente imperial de M3 |
Utilice siempre herramientas con control de par. Aplico el par en dos pasos para que el TIM (material de interfaz térmica) se asiente. Las arandelas ayudan a distribuir la carga y evitan que se aflojen. Evito aplicar un par excesivo, especialmente cerca de aletas delgadas o módulos pequeños.
Apretar demasiado los tornillos del disipador térmico puede provocar deformaciones o daños en los componentes.Verdadero
Un par excesivo puede deformar el disipador térmico o agrietar la superficie del chip.
Todos los tamaños de tornillos se pueden apretar con el mismo par de apriete.Falso
Cada tamaño y material de tornillo tiene un rango de par de apriete seguro.
Conclusión
Para montar correctamente los disipadores térmicos es necesario combinar el tipo de tornillo, la rosca, el diseño del orificio y el par de apriete. Con la combinación adecuada, se garantiza un contacto firme, una mejor transferencia de calor y un funcionamiento más seguro.
