Cientistas propuseram uma maneira de melhorar a dissipação de calor de placas de circuito impresso em quase uma ordem de magnitude usando uma fina camada de cobre

Os cientistas continuam procurando as maneiras mais eficientes de remover o calor dos dispositivos eletrônicos. Em um novo estudo, uma equipe da Universidade de Illinois e UC Berkeley mostrou um novo método de resfriamento que é 740% mais eficiente do que dissipadores de calor, pastas térmicas e outros métodos tradicionais de dissipação de calor.

Placa com chapeamento de cobre conformal no centro. Fonte da imagem: Universidade de Illinois

Um dos gargalos na dissipação de calor foi e continua sendo a área de contato do dissipador de calor com a superfície de chips ou outras superfícies de dispositivos eletrônicos que precisam ser resfriados. Além disso, a parte inferior do dissipador de calor aquece mais, o que dificulta o resfriamento eficaz de áreas próximas da mesma placa de circuito impresso. Os cientistas, cujo estudo foi publicado na prestigiosa revista Nature Electronics, resolveram esses dois problemas em um truque.

A placa de circuito impresso e os componentes eletrônicos sobre ela foram revestidos com uma camada de poli-para-xilileno (Parileno C). É um material dielétrico e um revestimento PCB comum para proteção contra oxidação e outras influências ambientais. A segunda etapa foi a aplicação de um revestimento de cobre sobre o dielétrico. O cobre foi aplicado como revestimento protetor em uma camada contínua. Graças à camada de parileno C, ele não poderia curto-circuitar os circuitos eletrônicos e, ao mesmo tempo, deitar em todas as superfícies abertas de todos os lados, tornando-se algo como um dissipador de calor sólido e, de fato, unindo-se aos componentes eletrônicos.

Primeiro, o cobre foi depositado a vapor em vácuo, o que permitiu que uma camada de 20 nm fosse depositada e, em seguida, 50 nm foram adicionados por eletrólise. A eletrólise possibilitou a aplicação de cobre em todos os locais não afetados, o que possibilitou cobrir todas as superfícies da placa e dos chips dessa maneira.

Fonte da imagem: Universidade de Illinois

Experimentos mostraram que tal revestimento de cobre conformado lida com a remoção de calor de placas eletrônicas não pior do que os métodos tradicionais na completa ausência de dissipadores de calor pesados. Além disso, placas revestidas dessa forma podem ser instaladas em maior número em um volume limitado de gabinetes e isso apenas melhorará a dissipação de calor. No estande, os cientistas mostraram que a eficiência da remoção de calor pode ser aumentada em até 8,4 vezes.

A pesquisa confirmou que este revestimento de cobre conformado é adequado para uso em sistemas de resfriamento de ar e água, embora sejam necessários mais testes para ver o quão durável essa solução será em água fervente, líquidos dielétricos ferventes, aplicações de alta tensão e circuitos mais complexos. as bancadas de teste simples usadas no estudo.