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Eletrônica

Supersolda eletrônica tem propriedades térmicas e elásticas sem paralelo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/09/2018

Supersolda eletrônica tem propriedades térmicas e elásticas sem paralelo
Uma placa de supersolda (em cima) e sua estrutura de nanofios (embaixo), vista com uma ampliação de 2.500 vezes.
[Imagem: CMU/Sheng Shen Lab]

Supersolda

Na eletrônica, a solda não serve apenas para conectar mecanicamente os componentes.

Na verdade, uma de suas funções mais importantes é transferir o calor para longe dos componentes críticos.

Com as temperaturas nos processadores de computador atingindo mais de 100° C, essa função de dissipação de calor tornou-se mais crucial do que nunca.

No entanto, como tudo o mais no campo da eletrônica, as soldas convencionais estão atingindo o limite de sua capacidade de conduzir calor eficientemente ao longo de uma longa vida útil, tornando a dissipação de calor um fator limitante para o desenvolvimento dos circuitos e aparelhos.

Para superar essa limitação está nascendo o que os engenheiros chamam de "supersolda".

Material de interface termal

O professor Sheng Shen, da Universidade Carnegie Mellon, nos EUA, chama a criação de sua equipe de "material de interface termal" (MIT) - um material que desempenha o mesmo papel mecânico das soldas convencionais, mas com o dobro da condutividade térmica das soldas de última geração.

O segredo para tanta eficiência está não exatamente nos materiais - os bem conhecidos cobre e estanho -, mas na sua forma, dispostos em matrizes de nanofios.

"Os nanofios são crescidos a partir de um gabarito, como um molde, usando pequenos poros. É a tecnologia dos chips usando a galvanoplastia, crescendo uma camada de cada vez, do mesmo jeito que você cobre um fio elétrico mergulhando-o no eletrólito," explica Shen.

O resultado é uma matriz de nanofios com propriedades térmicas notáveis, sem paralelo com qualquer material de solda atual.

E a supersolda ainda tem outras vantagens, como uma conformidade extraordinária - ou elasticidade -, comparável com a da borracha ou outros polímeros. Isso é importante porque as peças que a solda conecta se expandem e se contraem quando aquecidas, muitas vezes em taxas variáveis entre duas partes de composições diferentes.

Limite desconhecido

A equipe comparou uma montagem supersoldada contra uma montagem de solda convencional de estanho.

Enquanto a solda convencional começou a diminuir em condutância térmica após menos de 300 horas de ciclagem, a supersolda continuou a operar no pico de condutância térmica após mais de 600 horas. Na verdade, ela se saiu tão bem que seus limites exatos ainda foram determinados.

"Nós sabemos que ela podia ir adiante," disse Shen. "A única razão pela qual terminamos o experimento foi porque precisávamos publicar o artigo!"

Bibliografia:

Artigo: Ultracompliant Heterogeneous Copper-Tin Nanowire Arrays Making a Supersolder, Nano Letters DOI:
Autores: Wei Gong, Pengfei Li, Yunheng Zhang, Xuhui Feng, Joshua Major, Douglas DeVoto, Paul Paret, Charles King, Sreekant Narumanchi, Sheng Shen
Revista: Nano Letters
Vol.: 18 (6), pp 3586-3592
DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b00692






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