Rellenos térmicos de uso común para una conductividad térmica relativamente baja
Los rellenos de alúmina tienen una baja conductividad eléctrica, mientras que tienen un punto de fusión muy alto, superior a 2000 grados Celsius, y son químicamente inertes. Por lo tanto, son una opción adecuada para aplicaciones eléctricamente sensibles. Además de las propiedades mencionadas anteriormente, los rellenos de alúmina tienen costes relativamente bajos; por ejemplo, los rellenos esféricos de alúmina cuestan alrededor de 6 dólares estadounidenses por kilogramo, dependiendo del volumen y de los proveedores. Gracias a su rentabilidad, son los rellenos más utilizados para los TIM, especialmente para las baterías de los vehículos eléctricos.
Dentro de las baterías de los vehículos eléctricos, una megatendencia es la transición de la configuración modular de la batería a la arquitectura de la batería de celda a paquete, lo que reduce el requisito de conductividad térmica. Esta transición abre nuevas oportunidades para el hidróxido de aluminio (ATH). A pesar de su baja conductividad térmica, el ATH puede obtenerse a un coste menor, lo que lo convierte en una opción ideal para la industria automotriz, sensible a los costes. También tiene cualidades ignífugas y de protección contra incendios, lo que podría ser favorable para aplicaciones de vehículos eléctricos en las que puede haber riesgos potenciales de incendio.
Cargas térmicas avanzadas con alta conductividad térmica
El nitruro de aluminio y el grafeno, por otro lado, tienen una conductividad térmica muy alta, pero tienen un coste elevado, lo que significa que sus usos están más adaptados a aplicaciones de alta gama. El óxido de magnesio es otra opción para una alta conductividad térmica y es no tóxico y económico, aunque no se utiliza mucho y requiere tratamientos específicos, ya que el compuesto en bruto no puede utilizarse directamente como material de relleno.
Utilizado principalmente como aditivo en lugar de relleno primario, el nitruro de boro (BN) también tiene una alta conductividad térmica, es aislante eléctrico, no tóxico y posee una excelente estabilidad química y térmica. Sin embargo, los rellenos de BN son significativamente más caros. Según la investigación de IDTechEx, los costes de los rellenos de BN pueden ser más de 10 veces superiores a los de los rellenos de alúmina.
Aplicaciones en centros de datos
Los componentes que consumen mucha energía serán los principales usuarios de los materiales avanzados de interfaz térmica, debido a los componentes que producen calor, como servidores, conmutadores y fuentes de alimentación. Dentro de los componentes de los centros de datos, los servidores son los principales usuarios de materiales de interfaz térmica debido a su gran número de unidades, procesadores de gran tamaño y conjuntos de chips. Con la creciente demanda de computación en la nube, inteligencia artificial y computación de alto rendimiento, así como el creciente poder de diseño térmico de componentes clave como GPU y CPU, la necesidad de estos TIM avanzados para servidores seguirá aumentando, lo que supondrá una gran oportunidad de demanda para el sector de los TIM.
Para las aplicaciones de baterías de vehículos eléctricos, se espera que la alúmina siga siendo dominante. Aunque los rellenos como el nitruro de boro tienen una conductividad térmica mucho mayor y pueden ser preferibles, son mucho más caros, lo que significa que su adopción probablemente se producirá para aplicaciones de alta gama.
