Refrigeración de aparatos electrónicos con nanotubos de carbono
Los ordenadores de sobremesa usan ventiladores para refrigerar sus componentes electrónicos. Para miniaturizar circuitos electrónicos y, a la vez, aumentar su funcionalidad es necesario utilizar tecnologías de gestión térmica integradas directamente en chips individuales de silicio, así como en materiales laminados orgánicos y cerámicos. Por consiguiente, la gestión térmica es una tecnología que posibilita esta evolución y los científicos que trabajan en el proyecto «Thermal management with carbon nanotube architectures» (THEMA-CNT) , financiado por la Unión Europea, se han marcado el objetivo de conceder una ventaja competitiva en este campo a la UE frente a sus competidores estadounidenses y asiáticos. THEMA-CNT ha desarrollado tecnología de refrigeración a partir de arquitecturas basadas en nanotubos de carbono que se montan posteriormente sobre chips u obleas de silicio y empaquetados cerámicos. En algunos casos los nanotubos de carbono se hicieron crecer directamente en los sustratos. Por consiguiente, esta tecnología es directamente compatible con las tecnologías convencionales de fabricación de silicio y de empaquetado micromodular, lo cual facilita y abarata su comercialización. La gestión térmica cobra aún mayor complejidad e importancia en el apilamiento tridimensional (3D) de obleas de silicio y circuitos integrados. La integración tridimensional abre nuevas perspectivas para conseguir una mayor densidad y funcionalidad en empaquetados de tamaño y longitud de conexión más reducidos. La validez de la innovadora tecnología de refrigeración creada por THEMA-CNT quedó demostrada en sistemas apilados tridimensionales, en los que el acceso de interconexión vertical (vía) atraviesa por completo una oblea de silicio. Las vías rellenas de cobre no resultan viables, dado que la dilatación del cobre es mayor que la cantidad de silicio circundante para una misma cantidad de calor. Esto genera problemas mecánicos e incluso averías que pueden resolverse mediante el empleo de nanotubos de carbono en sustitución del cobre. Este grupo de científicos también estudió los aspectos relacionados con la salud y seguridad de los nanotubos de carbono contenidos en las cintas adhesivas termoconductoras de los productos de consumo. No descubrieron ningún aumento en la exposición a nanotubos de carbono en comparación con las referencias, lo cual confirma la seguridad de las muestras de prueba preparadas por este grupo de investigadores. La gestión térmica es uno de los aspectos que más importancia revisten para la alta eficiencia de los dispositivos electrónicos de hoy y del futuro. Los dispositivos de refrigeración basada en nanotubos desarrollados por THEMA-CNT resultan rentables y cuentan con un enorme potencial de mercado. Con este avance la UE se situaría en la avanzadilla de esta importante área de investigación y desarrollo tecnológico.
Palabras clave
Electrónica, gestión térmica, nanotubos de carbono, silicio, vías, cobre
