Fogli termoconduttivi ultramorbidi per applicazioni di gestione termica

I server sono onnipresenti nelle infrastrutture IT e svolgono un ruolo fondamentale nei data center cloud e aziendali. Tuttavia, i processori, le GPU, le unità di storage e gli alimentatori di questi server generano calore e per dissiparlo si utilizza una serie complessa di meccanismi di raffreddamento, come processi basati su aria e liquidi, che lo convogliano all'esterno per evitare malfunzionamenti hardware e prestazioni non ottimali.

Il ruolo dei fogli termoconduttivi nei server

Con l'aumento delle esigenze di calcolo informatico, i data center stanno concentrando un numero sempre maggiore di rack di server in spazi sempre più ristretti, aumentando la densità termica complessiva e il rischio di creare punti caldi. Senza un'efficace gestione termica, i componenti possono subire il throttling termico che compromette le prestazioni, accelera il guasto dell'hardware e contribuisce al malfunzionamento prematuro del sistema.

I dissipatori di calore sono tipicamente utilizzati per allontanare il calore da componenti quali i processori. Ma tra i componenti e i loro dissipatori di calore, anche spazi d'aria molto piccoli possono impedire la conducibilità termica. È qui che entrano in gioco i fogli termoconduttivi.

Costituiti da un materiale di interfaccia termica (TIM), i fogli termoconduttivi aiutano a dissipare il calore formando uno strato tra una sorgente di calore e un dissipatore. Sono realizzati con materiali termoconduttivi che possono essere modellati per adattarsi agli spazi interstiziali o alle intercapedini (traferri), facilitando il trasferimento di calore tra i componenti del server e un dissipatore di calore o una piastra di raffreddamento. Sostituiscono l'aria con materiali più termoconduttivi e si adattano alle irregolarità della superficie. È importante sottolineare che il TIM deve riempire gli spazi vuoti senza interferire con le prestazioni dei componenti elettronici.

I fogli termoconduttivi sono particolarmente utili nei rack di server densi grazie a una serie di caratteristiche:

• Conformabilità: i fogli termoconduttivi possono essere modellati come necessario per riempire efficacemente gli spazi vuoti. In questo modo si riduce la resistenza e si favorisce il trasferimento di calore. Alcuni fogli termoconduttivi hanno una consistenza simile al mastice, che consente loro di riempire più efficacemente gli spazi vuoti e garantire un migliore contatto con la superficie e un trasferimento di calore ottimizzato.
• Bassa pressione di assemblaggio: i delicati componenti hardware sono protetti, perché i fogli non richiedono una pressione eccessiva per il contatto termico.
• Prestazioni costanti e facilità di utilizzo: a differenza dei grassi termici, che richiedono frequenti riapplicazioni e possono spostarsi, i fogli termoconduttivi mantengono prestazioni affidabili nel tempo, anche a temperature elevate. I materiali a cambiamento di fase, un altro tipo di TIM, sono fragili, mentre le paste termiche e i grassi sono sporchi.

Fogli termoconduttivi ultramorbidi serie TG-AD

I fogli termoconduttivi ultramorbidi serie TG-AD di T-Global Technology offrono una combinazione ideale di bassa durezza, elevata conducibilità termica e buon isolamento elettrico, rendendoli una scelta eccellente per la gestione termica nei data center e in altri ambienti informatici. Questi fogli sono in grado di adattarsi a irregolarità microscopiche tra le superfici di accoppiamento.

La serie TG-AD è disponibile in fogli standard o come pezzi fustellati su misura, con spessori che vanno da 1 mm a 8 mm. Offrono prestazioni affidabili a lungo termine e sono destinati principalmente al settore dei server, in particolare nelle applicazioni in cui la gestione termica di precisione e la conformità delle superfici sono fondamentali.

La serie TG-AD presenta diverse proprietà che la rendono un TIM superiore, tra cui:

• Durezza ultrabassa ed elevata conformabilità: la matrice a base di silicone, il componente principale della serie TG-AD, rende questi fogli molto morbidi. I prodotti sono misurati sulla scala di durezza Shore 00 per materiali molto morbidi, che va da 0 (molto morbido) a 100 (duro).
• I fogli si deformano facilmente, anche a pressioni molto basse, consentendo ai progettisti di garantire il contatto tra i componenti e i dissipatori di calore con una forza minima. Tale conformità meccanica è particolarmente utile quando si lavora con componenti dalle superfici irregolari o con altezze variabili, come i moduli di regolazione della tensione (VRM) o i contenitori BGA.
• Elevata conducibilità termica: la matrice in silicone della serie TG-AD include riempitivi ceramici, anch'essi eccellenti conduttori termici. La conducibilità termica si misura in watt per metro-kelvin (W/(m·K)) e indica l'efficienza del trasferimento di calore. Più alto è il numero, più è veloce ed efficiente il trasferimento di calore da un lato all'altro del foglio termoconduttivo.
• Spessore e formati personalizzabili: oltre ad essere disponibile in una vasta gamma di spessori, la serie TG-AD può essere personalizzata per adattarsi con precisione ai componenti, consentendo ai progettisti di abbinare i fogli termoconduttivi alle loro specifiche esigenze.

La serie TG-AD comprende le seguenti linee:

TG-AD30 (Figura 1) ha una conducibilità termica di 3,0 W/(m·K) e una durezza Shore 00 di 20.

Figura 1: Il foglio termoconduttivo ultramorbido TG-AD30 è formulato per l'eccezionale riempimento dei vuoti tra i componenti e i dissipatori di calore con una leggera pressione, garantendo una bassa impedenza termica. (Immagine per gentile concessione di T-Global Technology)

TG-AD66 (Figura 2) ha una conducibilità termica di 6,6 W/(m·K) e una durezza Shore 00 di 25.

Figura 2: TG-AD66 è disponibile in fogli standard o in pezzi fustellati su misura con spessori compresi tra 1,0 e 8,0 mm. (Immagine per gentile concessione di T-Global Technology)

TG-AD75 offre una conducibilità termica di 7,5 W/(m·K) con una durezza Shore 00 di 25 (Figura 3).

Figura 3: Il foglio termoconduttivo ultramorbido TG-AD75 è un set di fogli in silicone ad alte prestazioni con una conducibilità termica di 7,5 W/(m·K).

Tutti i prodotti sono conformi alle direttive RoHS e REACH e possono essere forniti in fogli standard o in pezzi fustellati su misura, con spessori che vanno da 1 mm a 8 mm.

Come scegliere l'opzione termica giusta

I fogli termoconduttivi TG-AD possono essere utilizzati in varie applicazioni di data center e server, tra cui il raffreddamento di processori e GPU, moduli di memoria e VRM, garantendo la gestione termica in ambienti con densità sempre più elevate. Anche i server edge e i microserver, che hanno un flusso d'aria limitato e tolleranze meccaniche ridotte, possono trarre vantaggio dall'uso dei fogli termoconduttivi.

La scelta del foglio termoconduttivo giusto per un'applicazione richiede in genere un'attenta valutazione delle condizioni operative e dell'equilibrio che i progettisti desiderano raggiungere tra le varie caratteristiche.

I fattori da considerare nella scelta di un foglio termoconduttivo includono:

• Applicazione finale e ambiente operativo: sebbene la maggior parte dei rack per server abbia condizioni operative simili, è comunque fondamentale sapere a che livello i fogli termoconduttivi siano in grado di resistere alle temperature, alla polvere e alle vibrazioni a cui saranno probabilmente sottoposti.
• Conducibilità: tipicamente si raccomanda di selezionare prima la conducibilità e poi la durezza. T-Global offre un pratico grafico per individuare la combinazione giusta.
• Spessore: i fogli più sottili hanno una conducibilità leggermente migliore, ma i fogli più spessi possono riempire spazi più ampi e adattarsi meglio alle superfici irregolari. T-Global consiglia di utilizzare fogli più spessi quando le tolleranze meccaniche sono elevate.
• Rigidità dielettrica: talvolta può essere necessario l'isolamento elettrico per proteggere i componenti. I fogli termoconduttivi con un'elevata rigidità dielettrica prevengono i cortocircuiti elettrici, che possono causare guasti al sistema. I fogli più rigidi o rinforzati in vetroresina hanno solitamente una migliore rigidità dielettrica.

Conclusione

La scelta del foglio termoconduttivo giusto aiuta i progettisti a riempire gli spazi vuoti tra i componenti che generano calore e i relativi elementi di raffreddamento. I fogli termoconduttivi ultramorbidi serie TG-AD di T-Global Technology aiutano a mantenere più freschi i rack dei server e i data center, aumentandone così la durata e la resistenza.