Disipadores, aislantes y pasta térmica

Refrigeración electrónica para tus montajes
El disipador, el aislante y la pasta térmica. El disipador multiplica la superficie que roza con el aire. El aislante corta la corriente entre la pieza que calienta y el metal del disipador cuando esos dos no comparten tensión. La pasta rellena los huecos microscópicos entre las dos superficies para que el calor pase mejor.
El objetivo de esta página es que elijas la combinación adecuada según la potencia real que tu circuito va a disipar, el encapsulado que hay que enfriar y si hace falta aislar eléctricamente o no.
Disipadores de aluminio y cobre
El aluminio es el material habitual: pesa poco, cuesta poco y evacúa bien el calor. El cobre se reserva para sacar mucho calor de muy poco espacio, cuando el aluminio se quedaría corto de conductividad. Aquí tienes formatos adhesivos para módulos y microcontroladores, perfiles bajos para encapsulados en línea y perfiles altos con aletas para trabajar cerca del límite de temperatura.
Disipadores Adhesivos
Disipadores de Encapsulado
Aislantes térmicos y pasta térmica
Cuando la pieza metálica del semiconductor está conectada a un pin de señal, no puede tocar el metal del disipador. Para eso están los aislantes térmicos: dejan pasar el calor pero cortan la corriente. Cada tecnología tiene su equilibrio entre grosor, aguante dieléctrico y conducción. La pasta térmica acompaña al aislante rígido cuando el fabricante lo pide, y también trabaja sola entre disipador y componente cuando no hace falta aislar.
Aislantes
Pastas Termicas
Disipacion de potencia
Un montaje refrigerado con criterio combina tres cosas: un disipador dimensionado a los vatios que hay que evacuar, un aislante térmico cuando la pieza metálica del semiconductor no comparte tensión con el disipador, y una capa muy fina de pasta térmica que rellene los huecos entre superficies. En esta página tienes las dos familias organizadas para que la decisión sea directa.
Cómo elegir un disipador según la potencia a disipar
La refrigeración no se resuelve con una sola pieza, sino con el conjunto. Antes de escoger conviene estimar los vatios reales que va a soltar en calor la pieza a refrigerar: multiplica la tensión que cae en ella por la corriente que circula. Si el resultado supera uno o dos vatios sostenidos, la refrigeración pasa a ser necesaria. A partir de dos vatios se suele buscar perfil con aletas y superficie mayor. Cuanto más pequeño sea el espacio disponible o mayor el calor, más se justifica el cobre frente al aluminio.
Resistencia térmica: el dato que decide
Cada elemento del camino tiene una resistencia térmica en grados por vatio, escrita como °C/W. Un disipador de 20 °C/W subirá veinte grados por cada vatio disipado; uno de 5 °C/W solo cinco. Para saber si un montaje aguanta hay que sumar la resistencia del propio semiconductor a su encapsulado, la de la lámina aislante y la del disipador al aire. Esa suma, multiplicada por los vatios disipados, es el incremento total sobre la temperatura ambiente. Como referencia, se busca que la temperatura de la unión no supere los 100 a 120 grados ni en el peor día de verano dentro de una caja cerrada.
Errores frecuentes en refrigeración electrónica
Tres fallos aparecen una y otra vez en montajes caseros. El primero es echar demasiada pasta térmica: una capa gruesa aísla en lugar de conducir, la película tiene que ser prácticamente invisible al terminar de apretar. El segundo es apretar el tornillo con demasiada fuerza sobre láminas aislantes finas, que se perforan y crean cortocircuito silencioso; el par debe ser firme pero no violento. El tercero es olvidar que la refrigeración pasiva depende del aire que circula alrededor: encerrar el disipador en una caja sin ventilación anula gran parte de su capacidad, sea del tamaño que sea.
FAQ: Preguntas frecuentes sobre disipacion de potencia
¿Cuándo necesita un componente electrónico un disipador?
Cuando la potencia que va a soltar en calor supera lo que su encapsulado puede evacuar por sí solo. Como referencia práctica, un encapsulado plástico pequeño empieza a acercarse a su límite entre medio vatio y un vatio de disipación continua. Por debajo de ahí suele bastar el propio cuerpo del componente y algo de cobre de la placa. Por encima, la temperatura interna sube deprisa y hace falta añadir superficie metálica extra.
¿Qué diferencia hay entre refrigeración pasiva y refrigeración activa?
La pasiva usa solo el aire que rodea al disipador; el calor sale por convección natural y no hay partes móviles ni consumo eléctrico. La activa añade un ventilador o un flujo forzado que renueva el aire continuamente y multiplica la capacidad de evacuación. La pasiva es silenciosa, no falla y no consume, pero pide más volumen y aletas mayores. La activa cabe en menos espacio y saca más vatios, a cambio de ruido, consumo y mantenimiento del ventilador.
¿Cuánto dura la pasta térmica y cuándo hay que renovarla?
Una pasta de silicona estándar mantiene sus propiedades unos tres a cinco años en un montaje que trabaja a temperatura normal. Se seca antes cuando el componente pasa muchas horas cerca de su temperatura máxima o cuando el montaje sufre ciclos de calor y frío muy marcados. Los síntomas típicos son que el disipador calienta más despacio pero el componente calienta más rápido, o que la temperatura estable sube varios grados respecto a la de recién montado. Cuando aparecen esos síntomas, se limpian las dos superficies y se aplica una capa fina nueva.
¿Qué ocurre si un componente trabaja sin disipador cuando lo necesita?
La temperatura interna sube hasta que el semiconductor entra en protección térmica y se apaga, o hasta que se degrada de forma permanente. Los reguladores y los transistores modernos suelen llevar un corte por temperatura que reinicia el circuito de forma intermitente. Sin esa protección, el resultado habitual es pérdida de rendimiento primero, deformación del encapsulado después y, si el calor sigue, rotura interna definitiva. Los ciclos repetidos de calor muy alto también acortan la vida útil aunque no lleguen a romper el chip.
¿Es mejor un disipador grande de aluminio o uno pequeño de cobre?
Depende del espacio disponible y de la cantidad de calor. El cobre conduce el calor mejor que el aluminio, así que el mismo volumen de cobre saca más vatios; por eso se usa cuando hay poco sitio. El aluminio conduce menos pero pesa un tercio y cuesta menos, así que compensa hacerlo más grande para llegar al mismo resultado por muchísimo menos dinero. Si hay espacio, un disipador amplio de aluminio suele ganar por precio y por peso. Si el hueco es muy justo o el calor es muy alto en muy poco espacio, el cobre justifica su coste.