Manejo de la temperatura mediante el uso del metal indio: Heat-Spring®

El metal indio se ha utilizado para una variedad de aplicaciones, incluidos la soldadura de baja temperatura, el sellado criogénico, los recubrimientos para pantallas táctiles y en aleaciones fusibles.  Más recientemente, ha encontrado su lugar en el manejo de la temperatura, como un material de interfaz térmica en dispositivos electrónicos y en otros dispositivos.

A medida que los componentes necesitan aliviar más el calor que generan, más personas están descubriendo la versatilidad del indio en la disipación de dicha energía.

Recientemente, me responsabilicé de la gestión de la línea de productos Heat-Spring® de Indium; además hemos experimentado una curva de aprendizaje bastante significativa.  Quiero compartir con ustedes lo que estoy aprendiendo sobre el camino en mis conversaciones con dos de los diseñadores de Heat-Spring, Bob Jarrett y Jordan Ross.

Comencemos con que necesitaba entender el origen del producto. Bob pudo ayudarme.  Me di cuenta de que, al igual que la mayoría de nuestros proyectos, la necesidad del cliente fue la fuerza impulsora inicial.

De acuerdo con Bob, "El concepto Heat-Spring resultó de un programa conjunto con uno de nuestros clientes para desarrollar un material de interfaz térmica de alto desempeño (TIM).  Los TIM convencionales de polímero presentan problemas inherentes debido a la baja conductividad de los polímeros y la falta de concordancia térmica entre el polímero y los rellenos conductivos.  El polímero TIM se enfrenta a la degradación debido al abombamiento, donde la planitud de la interfaz cambia durante los ciclos, lo que presiona el material TIM fuera del espacio donde se necesita.  Además, la migración del polímero resulta en fallas cuando el TIM se seca hasta el punto en que ya no es flexible".

Maravilloso, ahora que sabemos cuál es el problema, ¿por qué esta película única de indio es la solución?

Bob continuó, "la lámina de indio ofrece una solución simple para tales problemas, porque tiene una conductividad muy alta y se ajusta muy bien a las superficies de interfaz.  Dado que es un metal, conduce el calor (y la electricidad), con sus electrones, por lo que el desajuste térmico no es un problema.  Los polímeros, semiconductores y el material cerámico de relleno del polímero de los TIM dependen de las vibraciones reticulares para conducir el calor. Si las frecuencias de vibración no coinciden, la transferencia de calor se interrumpe en cada interfaz en el TIM.  El uso de un metal conductor (como el indio) evita el problema por completo".

Bob concluyó, "la lámina de indio elimina el abultamiento puesto que es sólida.  Sin embargo, no fluye entre las superficies concordantes como lo haría un líquido o un gel.  Para superar este problema de conformación, se nos ocurrieron varias opciones, la más apasionante era una lámina con patrón... y así nació Heat-Spring.  El patrón de Heat-Spring consiste en una matriz de material deformado que es más gruesa que la media en algunas zonas y más delgada en otras.  Las zonas más gruesas hacen contacto cercano entre las dos superficies de interfaa. La deformación plástica es esencialmente lo mismo que una unión de soldadura.  Estos puntos de contacto extraen el calor a través del abultamiento de la lámina metálica, ¡que también funciona como un difusor de calor local como una ventaja!  Este enfoque fue tan único que Craig Merritt (un ingeniero de fabricación de Indium) y yo solicitamos (y se nos concedió) una patente para el concepto".

La próxima vez vamos a discutir por qué se utilizó el metal indio en vez de algunos otros metales (como la plata, el oro o el aluminio) que tienen valores de conductividad térmica más alta.  Mientras tanto, si usted tiene un reto de interfaz térmica que cree que se beneficiará de la tecnología Heat-Spring, hágamelo saber. ¡Me gustaría hablar sobre su aplicación y ver si podemos ayudarle!

Comuníquese conmigo al correo electrónico cgowans@indium.com