Gestion thermique à l'aide du métal indium : Le Heat-Spring®

Le métal indium est utilisé depuis longtemps pour une variété d'applications, y compris la brasure à basse température, l'étanchéité cryogénique, les revêtements pour les écrans tactiles et les alliages pour fusibles. Plus récemment, il a trouvé son créneau dans la gestion thermique, comme matériau d'interface thermique dans les appareils électroniques et autres appareils.

Comme les composants ont besoin de libérer davantage la chaleur qu'ils génèrent, de plus en plus de personnes découvrent la polyvalence de l'indium qui dissipe correctement l'énergie.

J'ai récemment pris la responsabilité de la gestion de la gamme du produit Heat-Spring^® d'Indium et ai obtenu une courbe d'apprentissage assez importante. Je veux partager avec vous ce que j'apprends au cours de mes conversations avec deux des concepteurs du Heat-Spring, Bob Jarrett et Jordan Ross.

Pour commencer, je devais comprendre l'origine du produit. Bob a été en mesure de m'aider. J'ai découvert que, comme dans la plupart de nos projets, les besoins de la clientèle ont été la force motrice initiale.

Selon Bob, « Le concept Heat-Spring est sorti d'un programme commun avec l'un de nos clients pour développer un matériau d'interface thermique à haute performance (MIT ou TIM). Les MIT polymères classiques présentent des problèmes inhérents en raison de la faible conductivité des polymères et le décalage thermique entre le polymère et les matériaux d'apport conducteurs  Le polymère MIT subit une dégradation due à la vidange par pompage, où la planéité de l'interface change pendant le cycle, qui comprime le matériau MIT hors de l'espace où il est censé être. En outre, le déplacement du polymère entraîne une défaillance lorsque le MIT sèche jusqu'au point où il n'est plus souple. »

Super, maintenant que nous connaissons le problème, dans quelle mesure la feuille d'indium est-elle l'unique solution ?

Bob continua, « La feuille d’indium offre une solution simple à ces problèmes, car elle est très conductrice et très conforme aux surfaces d'interface. Comme c'est un métal, il conduit la chaleur (et l'électricité) avec ses électrons, de sorte que le décalage thermique n'est pas un problème. Les polymères, les semi-conducteurs et la céramique d'apport des polymères MIT reposent sur les vibrations du réseau pour conduire la chaleur. Si les fréquences de vibration ne correspondent pas, le transfert de chaleur est interrompu au niveau de chaque interface à l'intérieur du MIT. L'utilisation d'un métal conducteur (comme l'indium) règle complètement ce problème. »

Bob conclut : « La feuille d'indium élimine la vidange par pompage car elle est solide. Cependant, il ne circule pas entre les surfaces de contact comme un liquide ou un gel le feraient. Pour surmonter ce problème d'adaptabilité, nous sommes arrivés avec plusieurs options - et la plus excitante étant une feuille à motifs ... et le Heat-Spring était né. Les motifs du Heat-Spring sont constitués d'un réseau de matériaux déformés qui est plus épais que la moyenne en certains endroits et plus minces en d'autres. Les taches plus épaisses établissent un contact intime entre les deux surfaces d'interface. La déformation plastique est essentiellement la même que celle d'un joint de brasure. Ces points de contact attirent la chaleur à travers la majeure partie de la feuille métallique, qui sert également comme diffuseur de la chaleur locale en prime ! Cette approche était si unique que Craig Merritt (un ingénieur de fabrication chez Indium) et moi-même avons demandé (et obtenu) un brevet pour le concept. »

La prochaine fois nous allons discuter de la raison pour laquelle le métal indium a été utilisé à la place de certains autres métaux (comme l'argent, l'or, ou l'aluminium) qui ont pourtant des valeurs de conductivité thermique plus élevées. En attendant, si vous avez un défi d'interface thermique et que vous pensez bénéficier de la technologie Heat-Spring, faites-le-moi savoir. J'aimerais discuter de votre demande et voir si nous pouvons vous aider !

Vous pouvez me contacter à mcgowans@indium.com.