Uma equipa de investigação da Skoltech melhorou as propriedades de um polímero utilizado na impressão 3D. Ao adicionar “flocos” de nitreto de boro ao fotopolímero, os cientistas conseguiram duplicar a condutividade térmica do material. Isto poderá evitar o sobreaquecimento dos microchips encapsulados com o polímero, permitindo a criação de dispositivos microelectrónicos mais pequenos e mais potentes. O trabalho foi publicado na revista Polymers.
“A tecnologia de impressão que concebemos é um passo em frente na fusão da microeletrónica e da tecnologia aditiva”, comentou o coautor do estudo, o Professor Assistente Stanislav Evlashin da Skoltech Materials. “Enquanto a investigação anterior tendia a centrar-se na impressão de contactos condutores para a eletrónica flexível, nós comprometemo-nos a melhorar as propriedades dos polímeros adequados para a embalagem de microchips – ou seja, para fabricar a cápsula exterior de um microchip.”
À medida que a eletrónica se torna mais pequena, o problema do sobreaquecimento torna-se mais grave. Quando comprimida num volume mais pequeno, a mesma quantidade de energia leva a um sobreaquecimento mais rápido e à falha do dispositivo. Para resolver este problema, devem ser utilizados materiais com melhor condutividade térmica.
Os próprios chips são feitos de silício, que conduz bem o calor, mas a cápsula que aloja o dispositivo pode dificultar a transferência de calor devido à sua baixa condutividade térmica. O material utilizado para esta embalagem exterior em dispositivos com formas complexas é o fotopolímero – uma pasta que solidifica quando exposta à radiação numa impressora 3D. Este fotopolímero é o material cujas propriedades foram melhoradas no estudo da Skoltech.
“As características desejáveis para que este fotopolímero seja aplicável em embalagens de microchips é que deve conduzir bem o calor e não conduzir eletricidade”, explicou Daniil Chernodubov, investigador da Skoltech Materials e coautor do estudo. “Fomos ao ponto de duplicar a condutividade térmica do material, sem comprometer as suas propriedades de isolamento ou resistência mecânica. Para o conseguir, enchemos o polímero com outro composto, chamado nitreto de boro, sob a forma de flocos, numa quantidade de 20% por volume.”
“A técnica atual que utilizámos para a impressão é conhecida como polimerização digital por luz”, acrescentou Evlashin. “Tem uma alta resolução e é adequada para dispositivos de embalagem de formas complexas. Também pode ser utilizada para imprimir a cápsula diretamente num chip de silício. A condutividade térmica melhorada do polímero assegurará a estabilidade e a integridade dos componentes electrónicos, permitindo-lhes trabalhar com características de funcionamento mais elevadas.”