MATERIAL SECO DE INTERFAZ TÉRMICA.

La presente solicitud es una continuación en parte de la solicitud US nº de serie 09/661.729, presentada el 14 de septiembre de 2000, y titulada: DRY THERMAL GREASE, actualmente en trámite. Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención La presente invención se refiere a materiales de transferencia térmica y, más particularmente, a un material seco de interfaz térmica, y a procedimientos relacionados de producción y aplicación del material entre un componente electrónico y un disipador térmico. 2. Descripción de la técnica relacionada Los conjuntos electrónicos se fabrican habitualmente con una pluralidad de componentes electrónicos fijados a un sustrato, tal como una placa de circuito impreso. Para que estos conjuntos funcionen de manera correcta y fiable durante periodos de tiempo prolongados, el calor generado por los componentes se debe transferir de manera eficaz y fiable desde el componente a la placa, que actúa como un disipador térmico. Dichos conjuntos electrónicos funcionan a temperaturas cada vez mayores ya que se construyen de un tamaño menor y trabajan a mayor velocidad. Con componentes electrónicos de menor tamaño, también se puede incrementar la densidad, lo cual hace además que aumente la necesidad de una eliminación eficaz y fiable del calor. La mayor transferencia térmica teórica se produce cuando las superficies de un componente y el disipador térmico están en contacto continuo. No obstante, en realidad, las superficies respectivas del componente y el disipador térmico tienen irregularidades, tales como huecos o poros microscópicos, que atrapan el aire. Puesto que el aire es un conductor deficiente del calor, estas irregularidades/huecos se deben llenar con algún material térmicamente conductor, para lograr una transferencia térmica más eficaz. Para fomentar esta transferencia térmica se han usado los siguientes materiales y técnicas. La grasa térmica a base de silicona sirvió como un primer material de interfaz térmica para conjuntos electrónicos. Dicha grasa se forma dispersando rellenos cerámicos térmicamente conductores en silicona para formar una pasta adherente. Cuando la grasa se aplica entre una superficie del componente electrónico y una superficie del disipador térmico, la grasa llena los huecos y elimina el aire intersticial. Cualquier exceso de grasa fluye hacia fuera por los bordes del componente. El uso de esta grasa permite la unión más fina posible cuando ambas superficies de acoplamiento entran en contacto por sus puntos elevados, dando como resultado una resistencia térmica muy baja. Aunque dicha grasa ha demostrado ser un conductor térmico muy bueno, hay problemas asociados a su uso. Es pringosa, debido a su estado húmedo al tacto, adherente, y su aplicación consume mucho tiempo (por ejemplo, en general debe aplicarse la cantidad justa de grasa). Además, si la grasa se aplica a un revestimiento laminar protector, para facilitar la manipulación, transporte, etcétera, cuando el revestimiento se retira antes de la aplicación de la grasa en la superficie del componente electrónico, hasta el 50% de la grasa puede quedarse en el revestimiento, provocando pérdidas de material, haciendo que aumenten los costes, y dando como resultado una interfaz térmica menos eficaz de lo deseada. Adicionalmente, durante el funcionamiento del conjunto electrónico, cuando se está generando calor, la grasa térmica migra alejándose del área de aplicación. Además, las grasas a base de silicona adolecen del inconveniente de provocar la contaminación, con silicona, de un baño de soldadura por ondas. Si sobre una placa de circuito impreso migra aceite de silicona, en dicha placa no se adherirá ninguna soldadura realizada posteriormente. Dicha migración también puede provocar cortocircuitos en la placa. Se desarrolló entonces una grasa térmica que no era de silicona para hacer frente a muchos de los problemas antes descritos asociados a productos basados en silicona. Las grasas que no son de silicona se forman dispersando los rellenos cerámicos térmicamente conductores en aceites de hidrocarburos. Aunque las grasas no basadas en silicona hacían frente a las características de migración/contaminación de productos a base de silicona, las mismas seguían siendo pringosas, ya que seguían presentando características de humedad/adherencia, y su aplicación seguía siendo dificultosa y consumía mucho tiempo. En un esfuerzo adicional por proporcionar una sustitución aceptable para la grasa térmica, se desarrollaron almohadillas térmicas elastoméricas relativamente más gruesas y más secas. Su composición es básicamente 2 E02770509 26-10-2011   partículas conductoras de calor que contienen goma de silicona, tales como óxido de cinc, óxido de aluminio, nitruro de aluminio, y nitruro de boro. Las ventajas del uso de estas almohadillas han incluido los aspectos de ser menos pringosas (debido a que son más secas), su instalación es más sencilla y consume menos tiempo, y eliminan la necesidad de aplicar solamente la cantidad correcta de grasa con cada aplicación. No obstante, tal como se ha indicado anteriormente, la mejor interfaz térmica se produce cuando dos piezas se tocan por tantos puntos como sea posible, y solamente cuando aparecen huecos microscópicos, estos últimos se rellenan. Mientras que la grasa antes descrita fluye fácilmente hacia estos huecos, y se desplaza fácilmente para permitir el mayor contacto directo posible entre el componente y el disipador térmico, estas almohadillas no permiten ningún contacto directo entre las superficies del componente y el disipador térmico. Es decir, estos elastómeros de silicona se deforman de acuerdo con las irregularidades de la superficie únicamente cuando se aplica una carga de compresión significativa, lo cual puede ser perjudicial para el componente electrónico. Con una presión baja, la almohadilla simplemente no puede rellenar los huecos de aire entre las superficies, creando una resistencia térmica relativamente muy alta. También se han desarrollado materiales de cambio de fase a base de cera o parafina, que presentan un comportamiento térmico de tipo grasa y, debido a su sequedad relativa, presentan una manipulación y una instalación más sencillas de tipo almohadilla elastomérica. Estos materiales de cambio de fase se han utilizado de una manera individual, se han reforzado con fibra de vidrio, o se han aplicado como recubrimiento sobre hojas metálicas o Kapton ® . Kapton es una película de poliimida térmicamente conductora aunque eléctricamente aislante, disponible en la empresa DuPont. Estos materiales de cambio de fase son sólidos a temperatura ambiente, pero se comportan de forma muy similar a las pastas o grasas térmicas una vez que alcanzan su temperatura operativa de cambio de fase, o de fusión, es decir, habitualmente entre 40º y 70ºC. Puesto que estos materiales de cambio de fase son sólidos y secos a temperatura ambiente, no resultan pringosos a la hora de aplicarlos. A medida que se calientan, se hacen líquidos y fluyen hacia los poros. No obstante, en una orientación vertical del componente electrónico, fluirán fuera de la interfaz, dejando nuevamente huecos. Estos materiales requieren adhesivos sensibles a la presión para adherirse a las piezas durante el ensamblaje, incrementando dichos adhesivos la resistencia térmica de manera no deseable. No obstante, la alta temperatura operativa para los materiales de cambio de fase es del orden de solamente 150ºC, con respecto a los 200ºC para la grasa térmica. Además, en una aplicación de placa fría, es decir, el uso de agua y/o módulos termo-eléctricos para ayudar a refrigerar conjuntos electrónicos, la temperatura no alcanzaría la temperatura operativa de fusión, de modo que el material de cambio de fase no recibiría el calor suficiente para fundirse en su puesto (para mojar la superficie), y, por lo tanto, no resultaría útil, mientras que la grasa funciona a dicha temperatura. Además, cada ciclo térmico y cambio de fase subsiguiente pueden introducir huecos de aire nuevo que es posible que no se vuelvan a llenar. Teniendo en cuenta lo anterior, las almohadillas térmicas son sencillas de utilizar, pero presentan una resistencia térmica relativamente alta. Y, aunque los materiales de cambio de fase pueden superar a las almohadillas en términos de eficacia de transferencia térmica, siguen teniendo limitaciones en cuanto a uso y rendimiento. La grasa térmica ofrece un rendimiento superior a estos sustitutos de la grasa, incluyendo muy particularmente la resistencia térmica más baja, pero puede resultar muy pringosa y requerir mucho trabajo durante su aplicación. Aunque la técnica anterior antes descrita elimina algunos de los problemas inherentes a la técnica de la transferencia térmica, esta técnica anterior sigue sin dar a conocer ni mostrar el compuesto... [Seguir leyendo]

un poliol éster, un antioxidante, formando el poliol éster y el antioxidante una pre-mezcla, por lo menos un relleno, un aceite de alta viscosidad, un tensioactivo, un polímero y un disolvente, excepto para el caso en el que la pre-mezcla está constituida por un 98,8% en peso de poliol éster y un 1,2% en peso de antioxidante, y la composición del compuesto es (% en peso): Pre-mezcla 9% Polvo de Óxido de Cinc (carga) 72,8% Aceite de Alta Viscosidad 5% Tensioactivo 0,2% Polímero a base de Poliestireno 3% Nafta (Disolvente) 1% 2. Compuesto según la reivindicación 1, en el que el poliol éster constituye aproximadamente el 99 por ciento en peso de la pre-mezcla, y el antioxidante constituye aproximadamente el 1 por ciento en peso de la pre-mezcla. 3. Compuesto según la reivindicación 2, en el que la pre-mezcla está en la cantidad comprendida entre aproximadamente el 8 y el 12 por ciento en peso del compuesto. 4. Compuesto según la reivindicación 1, en el que dicho por lo menos un relleno es óxido de cinc en la cantidad comprendida entre aproximadamente el 65 y el 80 por ciento en peso del compuesto. 5. Compuesto según la reivindicación 1, en el que el disolvente es uno de entre nafta, hexano y heptano, en la cantidad de aproximadamente el 1 por ciento en peso del compuesto. 6. Compuesto según la reivindicación 1, en el que el aceite de alta viscosidad es poliisobuteno en la cantidad comprendida entre aproximadamente el 2,25 y el 5,5 por ciento en peso del compuesto. 7. Compuesto según la reivindicación 1, en el que el tensioactivo es poliglicoléter en la cantidad de aproximadamente el 0,2 por ciento en peso del compuesto. 8. Compuesto según la reivindicación 1, en el que el polímero es un polímero a base de poliestireno en la cantidad comprendida entre aproximadamente el 2,7 y el 3,3 por ciento en peso del compuesto. 9. Compuesto de transferencia térmica, que comprende: un poliol éster, un antioxidante, formando el poliol éster y el antioxidante una pre-mezcla, por lo menos un relleno, un aceite de alta viscosidad y silicato de aluminio, excepto para el caso en el que la pre-mezcla está constituida por un 98,8% en peso de poliol éster y un 1,2% en peso de antioxidante, y la composición del compuesto es (% en peso): Pre-mezcla 11,2% Polvo de Óxido de Cinc (carga) 20,1% Óxido de Magnesio 60,9% Silicato de Aluminio 5,2% Aceite de Alta Viscosidad 2,5% 10. Compuesto según la reivindicación 9, en el que el poliol éster constituye aproximadamente el 99 por ciento en peso de la pre-mezcla, y el antioxidante constituye aproximadamente el 1 por ciento en peso de la pre-mezcla. 11. Compuesto según la reivindicación 10, en el que la pre-mezcla está en la cantidad comprendida entre aproximadamente el 10 y el 12 por ciento en peso del compuesto. 12. Compuesto según la reivindicación 9, en el que dicho por lo menos un relleno se selecciona de entre óxido de cinc y óxido de magnesio. 13. Compuesto según la reivindicación 12, en el que el óxido de cinc está en la cantidad comprendida entre aproximadamente el 18 y el 22% en peso del compuesto y el óxido de magnesio está en la cantidad comprendida entre aproximadamente el 55 y el 67% en peso del compuesto. 14. Compuesto según la reivindicación 9, en el que el aceite de alta viscosidad es poliisobuteno en la cantidad comprendida entre aproximadamente el 2,25 y el 2,75 por ciento en peso del compuesto. 12 E02770509 26-10-2011   15. Compuesto según la reivindicación 9, en el que el silicato de aluminio está en la cantidad comprendida entre aproximadamente el 4,68 y el 5,72% en peso del compuesto. 16. Material de interfaz térmica, que comprende: un compuesto térmicamente conductor realizado a partir de un poliol éster, un antioxidante, por lo menos un relleno, un aceite de alta viscosidad, un tensioactivo, un polímero y un disolvente, y una lámina térmicamente conductora que recibe, sobre por lo menos una superficie de la misma, el compuesto, excepto para el caso en el que el poliol éster y el antioxidante forman una pre-mezcla, la pre-mezcla está constituida por un 98,8 % en peso de poliol éster y un 1,2 % en peso de antioxidante, y la composición del compuesto es (% en peso): Pre-mezcla 9% Polvo de Óxido de Cinc (carga) 72,8% Aceite de Alta Viscosidad 5% Tensioactivo 0,2% Polímero a base de Poliestireno 3% Nafta (Disolvente) 1% 17. Material según la reivindicación 16, en el que la lámina es una de entre aluminio y una película de poliimida. 18. Material según la reivindicación 16, en el que la lámina es eléctricamente aislante. 19. Material según la reivindicación 16, que comprende además un revestimiento que recubre el compuesto sobre dicha por lo menos una superficie de la lámina. 20. Procedimiento para formar un compuesto térmicamente conductor, caracterizado porque comprende: formar una pre-mezcla mezclando un poliol éster en una cantidad de aproximadamente el 99 por ciento en peso de la pre-mezcla y un antioxidante en una cantidad de aproximadamente el 1 por ciento en peso de la pre-mezcla, constituyendo dicha pre-mezcla aproximadamente entre el 8 y el 10 por ciento en peso del compuesto; adicionar óxido de cinc en una cantidad comprendida entre aproximadamente el 65 y el 80 por ciento en peso del compuesto; adicionar un aceite de alta viscosidad en una cantidad comprendida entre aproximadamente el 4,5 y el 5,5 por ciento en peso; adicionar un tensioactivo en una cantidad de aproximadamente el 0,2 por ciento en peso; adicionar un polímero a base de poliestireno en una cantidad de aproximadamente el 3 por ciento en peso; y adicionar un disolvente de nafta en una cantidad de aproximadamente el 1 por ciento en peso, excepto para el caso en el que la pre-mezcla está constituida por un 98,8% en peso de poliol éster y un 1,2% en peso de antioxidante, y la composición del compuesto es (% en peso): Pre-mezcla 9% Polvo de Óxido de Cinc (carga) 72,8% Aceite de Alta Viscosidad 5% Tensioactivo 0,2% Polímero a base de Poliestireno 3% Nafta (Disolvente) 1% 21. Procedimiento para formar un compuesto térmicamente conductor, caracterizado porque comprende: formar una pre-mezcla mezclando poliol éster y un antioxidante, constituyendo dicha pre-mezcla aproximadamente entre el 10 y el 12 por ciento en peso del compuesto, adicionar por lo menos uno de óxido de cinc en una cantidad comprendida entre aproximadamente el 18 y el 22 por ciento en peso del compuesto, y óxido de magnesio en una cantidad comprendida entre aproximadamente el 55 y el 67 por ciento en peso del compuesto, a la pre-mezcla; adicionar un aceite de alta viscosidad en una cantidad comprendida entre aproximadamente el 2,5 y el 5,5 por ciento en peso; y adicionar silicato de aluminio en una cantidad de aproximadamente el 5 por ciento en peso del compuesto, 13 E02770509 26-10-2011   excepto para el caso en el que la pre-mezcla está constituida por un 98,8% en peso de poliol éster y un 1,2% en peso de antioxidante, y la composición del compuesto es (% en peso): Pre-mezcla 11,2% Polvo de Óxido de Cinc (carga) 20,1% Óxido de Magnesio 60,9% Silicato de Aluminio 5,2% Aceite de Alta Viscosidad 2,5% 22. Compuesto según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, que presenta una resistencia térmica comprendida entre aproximadamente 0,02 y 0,04 ºC pulg 2 /w. 23. Material según cualquiera de las reivindicaciones 16 a 19, presentando dicho compuesto una resistencia térmica comprendida entre aproximadamente 0,02 y 0,04 ºC pulg 2 /w. 24. Procedimiento para proporcionar un material de interfaz térmica para conjuntos de componentes electrónicos, que comprende las siguientes etapas: a) proporcionar a un componente electrónico generador de calor con primera superficie; b) proporcionar a un sustrato una segunda superficie con la cual la primera superficie va a formar una interfaz; y c) disponer el compuesto producido según la reivindicación 1 entre la primera superficie y la segunda superficie para llevar a cabo una transferencia térmica entre el componente y el sustrato. 25. Procedimiento según la reivindicación 24, en el que el compuesto se dispone pulverizando la grasa térmica sobre por lo menos una de entre la primera y segunda superficies de montaje. 26. Procedimiento según la reivindicación 24, en el que el compuesto se dispone mediante impresión por serigrafía de la grasa sobre por lo menos una de entre la primera y segunda superficies. 27. Procedimiento según la reivindicación 24, en el que el compuesto se dispone mediante las siguientes etapas: a) colocar una capa relativamente delgada del compuesto sobre unas superficies opuestas de una primera lámina térmicamente conductora para formar un laminado; b) cortar el laminado con una forma correspondiente a la primera superficie; y c) colocar el laminado cortado entre la primera y segunda superficies. 28. Procedimiento según la reivindicación 27, que comprende además, antes de la etapa de corte, colocar un revestimiento sobre el compuesto. 29. Procedimiento para proporcionar un material de interfaz térmica para conjuntos de componentes electrónicos, que comprende las siguientes etapas: a) proporcionar a un componente electrónico generador de calor una primera superficie; b) proporcionar a un sustrato una segunda superficie con la cual la primera superficie va a formar una interfaz; y c) disponer el compuesto producido según la reivindicación 1 entre la primera superficie y la segunda superficie para llevar a cabo una transferencia térmica entre el componente y el sustrato. 30. Procedimiento según la reivindicación 29, en el que la grasa térmica se dispone mediante las siguientes etapas: a) formar un bloque del compuesto para adaptarse a una forma de un intersticio entre la primera superficie y la segunda superficie; b) colocar el bloque en el intersticio entre la primera superficie y la segunda superficie; y c) aplicar presión por lo menos a uno de entre el componente y el sustrato. 31. Procedimiento para formar un material de interfaz térmica, que comprende las etapas siguientes: 14 E02770509 26-10-2011   formar un compuesto térmicamente conductor a partir de un poliol éster, un antioxidante, por lo menos un relleno, un aceite de alta viscosidad, un tensioactivo, un polímero y un disolvente, recubrir una lámina térmicamente conductora, sobre por lo menos una superficie de la misma, con el compuesto; permitir que por lo menos parte del disolvente se evapore; y colocar la lámina con el disolvente sobre la misma entre un dispositivo generador de calor y un disipador térmico, excepto para el caso en el que el poliol éster y el antioxidante forman una pre-mezcla, la pre-mezcla está constituida por un 98,8% en peso de poliol éster y un 1,2% en peso de antioxidante, y la composición del compuesto es (% en peso): Pre-mezcla 9% Polvo de Óxido de Cinc (carga) 72,8% Aceite de Alta Viscosidad 5% Tensioactivo 0,2% Polímero a base de Poliestireno 3% Nafta (Disolvente) 1% 32. Procedimiento para formar un material de interfaz térmica, que comprende las etapas siguientes: formar un compuesto térmicamente conductor a partir de un poliol éster, un antioxidante, por lo menos un relleno, un aceite de alta viscosidad, un tensioactivo, un polímero y un disolvente; recubrir una lámina térmicamente conductora, sobre por lo menos una superficie de la misma, con el compuesto para formar una película; permitir que por lo menos parte del disolvente se evapore; y colocar una segunda lámina sobre la película, excepto para el caso en el que el poliol éster y el antioxidante forman una pre-mezcla, la pre-mezcla está constituida por un 98,8% en peso de poliol éster y un 1,2% en peso de antioxidante, y la composición del compuesto es (% en peso): Pre-mezcla 9% Polvo de Óxido de Cinc (carga) 72,8% Aceite de Alta Viscosidad 5% Tensioactivo 0,2% Polímero a base de Poliestireno 3% Nafta (Disolvente) 1% 33. Procedimiento según la reivindicación 32, que comprende además las etapas siguientes: retirar la segunda lámina; y colocar la primera lámina entre un dispositivo generador de calor y un disipador térmico. E02770509 26-10-2011