Manejo de la temperatura: Por qué el indio es la mejor opción

En nuestra primera revisión de la línea de productos de material de interfaz térmica metálica Heat-Spring®, hemos observado que Heat-Spring® surgió de las necesidades de los clientes.  Los polímeros y las grasas no eran lo suficientemente buenos para los requisitos de gestión de alto desempeño térmico de muchos de nuestros clientes. El indio metálico posee una alta conductividad térmica (86W/m-k) pero la plata, el oro e incluso el aluminio tienen una conductividad térmica incluso mayor. Así que, me puse en contacto con Bob Jarrett, uno de los diseñadores de Heat-Spring, para saber por qué el indio funciona mejor que esos otros materiales.

Me dijo que existen dos características importantes que le dan al indio la ventaja sobre esos otros materiales: Temperatura y esfuerzo por flujo.

El indio se funde a una temperatura de 157°C. Los otros tres metales se funden cerca de o por encima de 1000ºC.  "El indio se funde a 157ºC, lo que es lo suficientemente bajo como para permitir la fijación entre la tapa y el molde sin calentar por encima de las temperaturas de reflujo de la soldadura SAC utilizada en el paquete.  Este bajo punto de fusión también significa que el indio se recristaliza a temperatura ambiente, es decir regresa a un estado ablandado sin necesidad de calor", de acuerdo con Bob.  Así pues, se puede utilizar la interfaz térmica de indio como un material de adhesión sin destruir los componentes sensibles a la temperatura o perturbar otras uniones de soldadura en su tarjeta.

Esfuerzo por flujo significa simplemente que el indio es lo suficientemente blando como para hacer dos cosas que los otros metales no pueden hacer.

1. Compensar un desfase de expansión térmica entre las dos superficies de acoplamiento.  Materiales diferentes se expanden y contraen a velocidades diferentes, lo que crea la necesidad de cierta compensación en cualquier capa intermedia (como un material de interfaz térmica). Los otros candidatos no son tan indulgentes como el indio.  "El indio es muy, muy blando. Su esfuerzo por flujo es aproximadamente 150psi (1MPa).  Esto le permite al indio ajustarse a las superficies de acoplamiento y absorber la deformación causada por la expansión térmica diferencial sin transferir las fuerzas de corte a los materiales semiconductores delicados", dijo Bob.
2. También, optimiza la conductividad térmica debido al incremento del contacto incluso en superficies imperfectas.  Bob agrega, "el indio se adapta a las asperezas, abombamientos o cavidades en la superficie de interfaz en las que un material más duro simplemente perdería el contacto alrededor de tales obstáculos. El indio maximiza el área superficial de contacto".

Bob continúa diciendo, "la blandura del indio también le otorga a Heat-Spring® la propiedad inherente de disminuir su resistencia térmica con el tiempo. Inicialmente, los picos en los patrones de Heat-Spring se deforman plásticamente a causa de la carga aplicada.  Con el tiempo, el indio se adapta a las asperezas cada vez más finas, lo que incrementa el área de contacto.  La grasa se expande por toda la superficie en una capa delgada (y el exceso se acumula en los bordes).  Los picos de Heat-Spring se aplanan y llenan parcialmente las depresiones, pero permanecen en la ubicación original”.

La próxima vez exploraremos la resistencia térmica y la conductividad térmica.

¿Tiene otras preguntas "candentes" sobre el manejo térmico"  ¡Hágamelas saber para que podamos encontrar juntos las respuestas!  Comuníquese conmigo a cgowans@indium.com.