Caracterização de pastas térmicas poliméricas aplicadas em eletrônicas de potência

Abstract

Pasta térmica, também conhecida como graxa térmica, é um material usado para preencher as lacunas microscópicas existentes entre duas superfícies, visando melhorar a transferência de calor entre ambas. Os dissipadores de calor desempenham um papel importante nos dispositivos eletrônicos que possuem componentes emitindo calor em decorrência do efeito Joule, por fornecerem um caminho eficiente para a energia ser transferida para o ar ambiente e para longe dos componentes eletrônicos. Porém, para que os dissipadores de calor tenham máximo rendimento, é necessário que ocorra o melhor contato possível entre as superfícies, com isso em face de tal necessidade é imprescindível o uso de pastas térmicas em tais componentes. O presente trabalho de conclusão de curso, teve o intuito de realizar a caracterização de três pastas térmicas na empresa a onde foi realizado o período de estágio final do autor: as pastas térmicas x, y e z. Avaliando as propriedades das pastas térmicas, foi averiguado quanto à possibilidade de homologar novos materiais a linha produtiva da fábrica. Sendo assim, esse trabalho se dividiu em três análises: análise de perda de massa, análise de grupos funcionais e por fim análise do desempenho térmico. A análise térmica consistiu na validação térmica do material, a onde foi monitorado a relação de desempenho térmico ao longo do tempo das pastas térmicas, apresentando quais dessas possuem a maior e menor condutividade térmica, sendo constatado que a pasta térmica x possui a maior propriedade dentre as três. A análise dos grupos funcionais foi feita buscando investigar a fase orgânica das pastas térmicas por meio da análise de seus grupos funcionais, sendo verificado que as pastas avaliadas possuem o polímero Polidimetilsiloxano em sua composição química. A análise de perda de massa teve por objetivo estabelecer qual pastas térmicas apresentará ao longo do tempo de ensaio, a maior e a menor perda de massa nesse período de tempo, sendo descoberto que a pasta térmica z, apresentou a menor perda de massa.

Thermal paste, also known as thermal grease, is a material used to fill in the microscopic gaps between two surfaces to improve heat transfer between them. Heat sinks plays an important task in electronic devices which are continuously emitting heat due to the Joule effect, because they provide an efficient path for energy to escape into ambient air and flows away from electronics devices. However, for heat sinks shows their maximum performance, it is important that exists the best possible contact between the surfaces, therefore, in view of this need, the use of thermal pastes in such components is essential. This course conclusion paper aimed to characterize three different thermal pastes in the factory where the author's final internship program was developed: thermal pastes x, y and z. Studying the properties of these thermal pastes, the possibility of approving new materials for the factory's production line was investigated. Therefore, this work was divide into three analyses: analysis of mass loss, analysis of functional groups and finally analysis of thermal performance. The thermal analysis consisted in the thermal validation of the material, where the thermal performance ratio over time of the thermal pastes was monitored, showing which of them have the highest and lowest thermal conductivity, and it was found that the thermal paste x has the highest thermal conductivity among the three. The analysis of the functional groups was made to investigate the organic phase of the thermal pastes through the analysis of their functional groups, and it was verified that the evaluated pastes have the Polydimethylsiloxane polymer in their chemical composition. The mass loss analysis aimed to establish which thermal pastes will present, over the analysis time, the highest and lowest mass loss in this period of time, showing that the thermal paste z, presented the lowest mass loss.