Thermisches Management Warum Indium die beste Wahl ist

In unserem ersten Bericht über unsere Produktlinie der Heat-Spring® -Metallwärmeleitpaste haben wir festgestellt, dass die Heat-Spring® den Kundenanforderungen entstammte.  Polymere und Fette waren nicht ausreichend für die hohen Anforderungen des thermischen Managements vieler unserer Kunden. Das Metall Indium hat eine hohe thermische Leitfähigkeit (86W/M-k), aber Silber, Gold und sogar Aluminium haben höhere Wärmeleitfähigkeiten.  Daher sprach ich mit Bob Jarrett, einem der Entwickler der Heat-Spring, um heraus zu finden, warum Indium besser als die anderen Materialien funktioniert

Er sagte mir, dass zwei wichtige Eigenschaften Indium den Vorteil gegenüber diesen anderen Metallen geben:  Temperatur und Fließspannung.

Indium schmilzt bei einer Temperatur von 157°C. Die anderen drei schmelzen um oder über 1.000°C.   „ Indium schmilzt bei 157 °C, was niedrig genug ist, um das Die-Attach des Deckels zum Die zu erlauben, ohne Erwärmung über Reflow-Temperaturen des auf der Platine verwendeten SAC- Lots.   Dieser niedrige Schmelzpunkt bedeutet auch, dass Indium bei Raumtemperatur weichglüht - es wird ohne Wärme wieder weich", so Bob.   Daher können Sie eine thermische Schnittstelle mit Indium als Befestigungsmaterial ohne Zerstörung der temperaturempfindlichen Komponenten oder Störung der anderen Lötstellen auf Ihrer Platine verwenden.

Fließspannung bedeutet einfach, dass Indium weich genug ist, um zwei Dinge zu tun, die andere Metalle nicht tun können:

1.Unterschiede in der thermischen Ausdehnung zwischen zwei Kontaktflächen ausgleichen. Verschiedene Materialien dehnen und ziehen sich unterschiedlich aus und zusammen, und schaffen dabei die Notwendigkeit für einen gewissen Ausgleich in einer Zwischenschicht (wie ein thermisches Schnittstellenmaterial).  Die anderen Kandidaten sind nicht so nachgiebig wie Indium.   „Indium ist wirklich sehr, sehr weich.  Die Fließspannung beträgt ca. 150psi (1MPa).   Dies ermöglicht dem Indium, sich den Kontaktflächen anzupassen und eine Verformung durch differenzielle Wärmeausdehnung ohne Übertragung der Scherkräfte auf die empfindlichen Halbleitermaterialien zu absorbieren", sagt Bob.

1. Es optimiert auch die Wärmeleitfähigkeit durch seinen verbesserten Kontakt auf mit unebenen Flächen.  Bob fügt hinzu, „Indium passt sich einer Oberflächenunebenheit, einer Erhöhung oder einer Vertiefung der Schnittstellenoberfläche an, bei der ein härteres Material den Kontakt um solche Hindernisse herum einfach verlieren würde. Indium maximiert die Kontaktfläche."

Bob fährt fort, „Indiums Nachgiebigkeit bietet auch der Heat-Spring® eine inhärente Eigenschaft, die ihren thermischen Widerstand mit der Zeit verringert. Die Erhebungen im Muster der Heat-Spring verformen sich anfänglich plastisch durch die Belastung.  Im Laufe der Zeit passt sich das Indium feiner und feiner werdenden Oberflächenunebenheiten an und erhöht dadurch die Kontaktfläche. Eine Schmiere dünnt über der gesamten Fläche aus (und drückt den Überschuss an die Ränder).   Die Erhöhungen der Heat-Spring glätten sich und füllen teilweise die Vertiefungen aus, aber sie verbleiben an der ursprünglichen Stelle."

Beim nächsten Mal werden wir den Wärmewiderstand und die Wärmeleitfähigkeit untersuchen. 

Sie haben andere „brennende" Fragen zum thermischen Management?   Lassen Sie es mich wissen und wir können gemeinsam Antworten finden!   Kontaktieren Sie mich unter cgowans@indium.com