Super solda para eletrónica com propriedades térmicas e elásticas sem paralelo



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Uma placa de super solda (em cima) e a sua estrutura de nanofios (em baixo), vista com uma ampliação de 2.500 vezes.
Imagem: CMU/Sheng Shen Lab


Super solda

Em eletrónica, a solda não serve apenas para interligar 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 dos computadores a atingirem 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 eletrónica, 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 factor limitante para o desenvolvimento dos circuitos e aparelhos.

Para superar essa limitação está a nascer aquilo que os engenheiros chamam de "super solda".

Material de interface termal

O professor Sheng Shen, da Universidade Carnegie Mellon, nos EUA, chama à criação da sua equipa de "material de interface termal" (MIT).

Este é 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 tanto nos materiais (os bem conhecidos cobre e estanho), mas na sua forma como são dispostos em matrizes de nanofios.

"Os nanofios são nascidos 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 mesma maneira, que acontece quando se cobre um fio elétrico mergulhando-o num eletrólito," explica Shen.

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

Esta super solda ainda tem outras vantagens, como uma conformidade extraordinária, ou elasticidade, comparável com a da borracha ou outros polímeros.

Isto é importante porque as peças que a solda interliga expandem-se e contraem-se quando aquecidas, muitas vezes com taxas variáveis entre duas partes de composições diferentes.

Limite desconhecido


A equipa comparou uma montagem de super solda com uma montagem de solda convencional de estanho.

Enquanto a solda convencional começou a diminuir a sua condutância térmica após de 300 horas de ciclagem, a super solda continuou a operar no pico de condutância térmica após mais de 600 horas.

Na verdade, ela saiu-se tão bem, que os seus limites exatos ainda foram determinados.
"Nós sabemos que ela podia ir mais além," disse Shen. "
A única razão pela qual terminamos a experiência foi porque precisávamos publicar o artigo!"
SIT