Nano Device Laboratoryn tutkijat sanovat, että grafeenilämmönlevittimet ovat parempia kuin hiilinanoputket ja timantti elektronisiin ja fotonisiin laitteisiin
Nano Device Laboratoryn tutkijat sanovat, että grafeenilämmönlevittimet ovat parempia kuin hiilinanoputket ja timantti elektronisiin ja fotonisiin laitteisiin
Artikkelin tyyppi: Alan uutiset Lähettäjä: Microelectronics International, osa 27, numero 3
Kalifornian yliopiston Riverside Nano Device Laboratoryn tutkijat ovat havainneet, että grafeenin lämmönjohtavuus on suurempi kuin timantti- ja hiilinanoputkien, ja siksi se on erinomainen materiaali lämmönhallintaan. Grafeenin käyttö lämmönhallintakomponenttina tehostaa lämmönpoistoa, jolloin laitteet ja piirit voivat käyttää enemmän tehoa ja pidentää käyttöikää.
UC-Riversiden sähkötekniikan professori Alexander A. Balandin, tohtori Dmitri Kotchetkov ja Suchismita Ghosh ovat kehittäneet laitteen ja siihen liittyvän menetelmän lämmönpoistoon elektronisista optoelektronisista ja fotonisista laitteista yhdistämällä erittäin korkea lämpöä johtavia kanavia tai upotettuja kerroksia, jotka on valmistettu yksittäisestä kerrosgrafeeni, kaksikerroksinen grafeeni tai muutamakerroksinen grafeeni. Lämpöä leviävät grafeenikerrokset ja valmistusmenetelmä on kuvattu yksityiskohtaisesti US-patentissa nro 20100085713.
Teollisuudessa on suuntaus pienentää puolijohdelaitteiden ja integroitujen piirien kokoa. Samalla laitteet ja piirit on suunniteltu suorittamaan enemmän toimintoja. Pienemmän koon ja lisääntyneen toiminnallisuuden vaatimusten täyttämiseksi on välttämätöntä sisällyttää suurempi määrä piirejä tietylle yksikköalueelle. Seurauksena on lisääntyneen toimivuuden ja pakkaustiheyden vuoksi laitteet ja piirit kuluttavat enemmän tehoa. Tämä teho haihtuu tyypillisesti laitteiden tuottamana lämpönä. Lisääntynyt lämmöntuotto yhdistettynä koon pienentämiseen johtaa tuotetun lämmön määrän kasvuun pinta-alayksikköä kohti. Tietyllä pinta-alayksiköllä syntyvän lämmön määrän lisääntyminen johtaa tarpeeseen nostaa nopeutta, jolla lämpö siirtyy laitteista ja piireistä jäähdytyslevyihin tai ympäristöön, jotta ne eivät vahingoittuisi altistumisesta liiallinen kuumuus.
Grafeenia voidaan käyttää elektronisten laitteiden ja piirien, kuten kenttätransistoreiden, IC-piirien, piirilevyjen, kolmiulotteisten IC-piirien ja optoelektronisten laitteiden, kuten valodiodien ja vastaavien elektronisten, optoelektronisten laitteiden, lämmönhallintaan ja suurvuon jäähdytykseen. ja fotonilaitteet ja -piirit.
Grafeenille, kuten keksijät ovat havainneet, on ominaista erittäin korkea lämmönjohtavuus, mikä mahdollistaa sen käytön lämmönpoistoon. Suoritusmuodot käyttävät grafeenin litteää geometriaa, mikä mahdollistaa sen liittämisen helposti laitteen rakenteeseen. Suoritusmuodot mahdollistavat elektronisten ja optoelektronisten laitteiden ja piirien paremman lämmönhallinnan ja alemman tehonkulutuksen.
Grafeenia voidaan käyttää lämmönlevitysmateriaalina ja sisällyttää laite- ja sirurakenteisiin tavoilla, jotka eivät ole mahdollisia muiden materiaalien kanssa. Ehdotetut grafeenilämmönlevittimien suoritusmuodot sisältävät grafeenikerroksia MOSFETeissä, IC-pakkauksissa, painetuissa piirilevyissä ja täyteaineena lämpörajapintamateriaaleissa.
Grafeenille ei ole tunnettuja sovelluksia lämmönlevitysmateriaalina puolijohdelaitteessa ja -piireissä, integroitujen piirien pakkauksissa tai piirilevyissä. Useimmat valmistetut puolijohdelaitteet ja integroidut piirit eivät sisällä substraatteihin upotettuja lämmönhallintakomponentteja. Perinteiset lämmönpoistokeinot (mikronestejäähdytys, ilmapuhallus ja ulkoiset jäähdytyslevyt) ovat edelleen tehottomia kuumapisteiden poistamiseen alueella, joka on lähellä viemärilähdevirtaa tai uusia liitäntäjohtoja.
Tämä alue imee suurimman osan syntyneestä lämmöstä ja pysyy osana laitetta tai piiriä, joka todennäköisimmin vaurioituu liiallisesta kuumuudesta. Korkean lämmönjohtavuuden omaavan materiaalikerroksen upottaminen alustaan lisää siedettävää lämpövirtaa. Lisäksi lämpö etenee sivusuunnassa grafeenitasossa, mikä johtaa lämmön hajoamisalueen kasvuun, lämpövuon vähenemiseen ja tasaisempaan lämmön imeytymiseen alustaan.
Grafeenilla on yli kaksinkertainen lämmönjohtavuus timanttiin verrattuna, mikä mahdollistaa lämmönpoistonopeuden lisäämisen. Grafeenin lämpötilakäsittelyvaatimukset ovat alhaisemmat kuin timantille. Grafeenin käyttö lämmönlevitysmateriaalina puolijohdelaitteessa, sirupakkauksissa ja piirilevyissä mahdollistaa siedettävän tehon lisäämisen.
Nano Device Laboratoryn tutkijat sanovat, että grafeenilämmönlevittimet ovat parempia kuin hiilinanoputket ja timantti elektronisiin ja fotonisiin laitteisiin | Emerald Insight
