Thermisches Management mit dem Metall Indium Die Heat-Spring®

Das Metall Indium wird seit Langem für eine Vielzahl von Anwendungen genutzt, einschließlich des Niedrigtemperaturlötens, der kryogenen Abdichtung, Beschichtungen für Touchscreens und bei Schmelzlegierungen.   In jüngster Zeit hat es seine Nische im thermischen Management als Wärmeleitpaste bei elektronischen und anderen Bauelementen gefunden.

Da Komponenten mehr vor der Hitze geschützt werden müssen, die sie erzeugen, entdecken immer mehr Menschen die Vielseitigkeit von Indium bei der Ableitung dieser Energie.

Ich habe vor kurzem die Verantwortung für die Verwaltung der Produktlinie von Indiums Heat-Spring® übernommen; und das Navigieren auf einer ziemlich bedeutenden Lernkurve. Ich möchte mit Ihnen teilen, was ich auf diesem Weg in meinen Gesprächen mit zwei der Heat-Spring-Designer, Bob Jarrett und Jordan Ross, gelernt habe.

Zu Beginn musste ich die Herkunft des Produkts verstehen. Bob war in der Lage mir zu helfen. Ich fand heraus, dass, wie bei den meisten unserer Projekte, der Kunde die erste treibende Kraft war. 

Bob: „Das Konzept der Heat-Spring stammt aus einem gemeinsamen Programm mit einem unserer Kunden zur Entwicklung einer hochwirksamen Wärmeleitpaste (TIM).   Herkömmliche Polymer-TIMs zeigen inhärente Probleme aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit des Polymers und des thermischen Ungleichgewichts zwischen dem Polymer und den leitfähigen Füllstoffen.  Die Polymer-TIM sieht sich einer Verschlechterung aufgrund des Pump-out-Effekts gegenüber, bei dem die Ebenheit der Schnittstelle sich im Durchlauf ändert - das drückt das TIM- Material aus dem Bereich, wo es benötigt wird.   Auch die Migration des Polymers führt zum Ausfall, wenn die TIM bis zu dem Punkt austrocknet, an dem sie nicht mehr formbar ist". 

Super, jetzt kennen wir das Problem, warum ist diese einzigartige Indium -Folie eine Lösung?

Bob fuhr fort: „Die Indium -Folie bietet eine einfache Lösung für diese Probleme, weil sie sehr leitfähig ist und sich stark den Oberflächen der Schnittstelle anpasst.   Da es sich um ein Metall handelt, leitet es Wärme (und Elektrizität) mit seinen Elektronen, sodass das thermische Ungleichgewicht kein Problem ist.   Polymere, Halbleiter und die keramischen Füllstoffe der Polymer- TIMs sind auf Gitterschwingungen zur Wärmeleitung angewiesen.  Wenn die Schwingungsfrequenzen nicht zusammen passen, wird die Wärmeübertragung bei jeder Schnittstelle innerhalb der TIM unterbrochen. Die Verwendung eines leitfähigen Metalls (wie Indium) vermeidet das Problem insgesamt." 

Bob schloss damit ab, dass „die Indium- Folie den Pump-Out-Effekt eliminiert, da sie fest ist.   Sie fließt jedoch nicht zwischen den Kontaktflächen wie eine Flüssigkeit oder ein Gel. Zur Überwindung dieses Problems des Formanpassungsvermögens hatten wir mehrere Optionen aufgezeigt - wobei die aufregendste die einer gemusterten Folie ist ... und die Heat-Spring war geboren. Die Heat-Spring- Musterung besteht aus einer Reihe von verformten Materialien, die an einigen Stellen dicker als der Durchschnitt und an anderen dünner sind.  Die dickeren Stellen bilden einen engen Kontakt zwischen den zwei Oberflächen der Schnittstelle.  Eine plastische Verformung ist im Wesentlichen das Gleiche wie eine Lötstelle. Diese Kontaktpunkte ziehen Wärme durch den Hauptteil der Metallfolie, die auch als Bonus als lokaler Wärmespender dient!   Dieser Ansatz war so einzigartig, dass Craig Merritt (ein Indium- Fertigungsingenieur) und ich ein Patent für das Konzept beantragt (und bekommen) haben.“

Beim nächsten Mal werden wir diskutieren, warum das Metall Indium verwendet wurde anstelle von einigen anderen Metallen (wie Silber, Gold, Aluminium), die bessere Werte der Wärmeleitfähigkeit haben. Falls Sie in der Zwischenzeit eine schwierige thermische Schnittstelle haben und Sie denken, dass sie von der Heat-Spring-Technologie profieren könnte, lassen Sie es mich wissen. Ich würde sehr gern Ihre Anwendung besprechen und sehen, ob wir Ihnen helfen können!

Sie erreichen mich unter cgowans@indium.com.