En electrónica, La soldadura se usa para conectar dos partes juntas. Como un puente una de sus funciones más importantes es transferir el calor desde los componentes electrónicos críticos hacia el disipador de calor, que utiliza aire o agua para disipar el calor de forma segura. A medida que los avances tecnológicos permiten la creación de computadoras y dispositivos electrónicos más pequeños y potentes, y con temperaturas en los chips de las computadoras que superan los 100 ° C, esta función de disipación de calor se ha vuelto más crucial que nunca.

Sin embargo, Las soldaduras convencionales están llegando al límite de su capacidad para conducir el calor de manera eficaz durante una larga vida útil. haciendo de la disipación de calor un factor limitante para un mayor desarrollo informático y electrónico. Si estos campos van a avanzar más, Este cuello de botella crucial deberá superarse.

Ingrese "supersolder".

El producto de un premio DARPA Young Faculty Award 2013, supersolder es un material de interfaz térmica (TIM) desarrollado por Sheng Shen, profesor asociado de ingeniería mecánica en Carnegie Mellon, en colaboración con investigadores del Laboratorio Nacional de Energías Renovables. Cuatro años de trabajo han dado como resultado la creación de un material que puede cumplir la misma función que las soldaduras convencionales, pero con el doble de conductancia térmica que los TIM de última generación.

El secreto detrás del avance de Shen son las matrices de nanocables de cobre y estaño.

"Los nanocables se cultivan a partir de una plantilla, como un molde, usando poros pequeños, "dice Shen." Es tecnología de chips que utiliza galvanoplastia, crecido una capa a la vez, como cómo se recubre un cable eléctrico sumergiéndolo en electrolito ".

La matriz resultante exhibe propiedades térmicas notables, incomparable con cualquier material de soldadura actual. Sin embargo, no es solo su conductancia térmica lo que hace que la supersolder sea única.

Supersolder también exhibe un cumplimiento extraordinario, o elasticidad, a la par con la del caucho u otros polímeros. Esto es importante, a medida que las partes que conecta la soldadura se expanden y contraen cuando se calientan, a menudo a tasas variables entre dos partes de diferente composición. La disminución del cumplimiento es a menudo la caída de las soldaduras convencionales, a medida que se vuelven frágiles por el uso repetido, degradando su capacidad para conducir el calor con el tiempo. Según Shen, El cumplimiento de la superoldadora es más alto que estos materiales en dos o tres órdenes de magnitud.

Un experimento que realizó su equipo comparó un ensamblaje de supersoldadora con un ensamblaje de soldadura convencional de estaño. Mientras que la soldadura convencional comenzó a disminuir en conductancia térmica después de menos de 300 horas de ciclo, la supersoldadora continuó funcionando a la conductancia térmica máxima después de más de 600 horas. De hecho, Funcionó tan bien que aún se desconocen sus límites exactos.

"Sabemos que puede seguir adelante, ", dice Shen." La única razón por la que terminamos el experimento fue porque teníamos que publicar el artículo ".

Si bien aún se están explorando los límites superiores de la capacidad de la superoldadora, Sus posibles aplicaciones futuras son fáciles de ver. Supersolder podría reemplazar la soldadura convencional en sistemas electrónicos que van desde microelectrónica y electrónica portátil hasta centros de datos del tamaño de un almacén. Reducir las temperaturas para permitir mejoras significativas en la densidad de potencia y la confiabilidad. Cualquier cosa que pueda hacer la soldadura convencional, supersolder puede hacerlo mejor, casi.

Si bien Shen está muy satisfecho con los resultados de supersolder, su trabajo aún no está completo; todavía ve margen de mejora. El material es conductor de electricidad:un atributo que no es deseable en determinadas aplicaciones. Por lo tanto, su próximo objetivo es crear una versión de supersolder que pueda retener su conductancia térmica, mientras actúa como aislante eléctrico.

Después de cuatro años de trabajo, hay poco que pueda disuadirlo de perfeccionar su material.

"La idea es muy simple:tienes un desafío, y sigues intentándolo hasta que lo hagas funcionar ".