納米設備實驗室的研究人員稱，石墨烯散熱器優於碳納米管和金剛石，用於電子和光子設備
納米設備實驗室的研究人員稱，石墨烯散熱器優於碳納米管和金剛石，用於電子和光子設備
文章類型：行業新聞 來自：Microelectronics International，第 27 卷，第 3 期
加州大學河濱分校納米器件實驗室的研究人員發現，石墨烯的熱導率大於金剛石和碳納米管，因此是一種很好的熱管理材料。 使用石墨烯作為熱管理組件可以更有效地去除熱量，因此設備和電路可以使用更多功率並延長使用壽命。
加州大學河濱分校電氣工程教授 Alexander A. Balandin、Dmitri Kotchetkov 博士和 Suchismita Ghosh 開發了一種設備和相關方法，通過結合極高的導熱通道或由單層材料製成的嵌入層，從電子光電和光子設備中去除熱量。層石墨烯、雙層石墨烯或少層石墨烯。 美國專利第20100085713號詳述了散熱石墨烯層和製造方法。
工業上存在減小半導體器件和集成電路（IC）尺寸的趨勢。 同時，器件和電路被設計為執行更多功能。 為了滿足減小尺寸和增加功能的需求，有必要在給定的單位面積中包括更多數量的電路。 因此，隨著封裝功能和密度的增加，器件和電路會消耗更多功率。 該功率通常作為器件產生的熱量消散。 增加的熱量產生，加上減小尺寸的需要，導致每單位面積產生的熱量增加。 給定單位面積內產生的熱量的增加導致需要增加熱量從器件和電路傳遞到散熱器或周圍環境的速率，以防止它們因暴露於過熱。
石墨烯可用於電子器件和電路的熱管理和高通量冷卻，例如場效應晶體管、IC、PCB、三維 IC 和光電器件，例如發光二極管，以及相關的電子、光電，以及光子器件和電路。
如發明人所發現的，石墨烯的特徵在於極高的導熱性，這使得它可以用於散熱。 這些實施例使用石墨烯的平面幾何形狀，這使得它可以很容易地結合到器件結構中。 實施例允許對電子和光電器件和電路進行更好的熱管理並降低功耗。
石墨烯可以用作散熱器材料，並以其他材料無法實現的方式結合到設備和芯片設計中。 石墨烯散熱器的建議實施例包括 MOSFET、IC 封裝、印刷電路板中的石墨烯層以及作為熱界面材料中的填充材料。
石墨烯在半導體器件和電路、集成電路封裝或 PCB 中作為散熱器材料的應用尚不為人所知。 大多數製造的半導體器件和集成電路不包括嵌入基板中的熱管理組件。 傳統的散熱方式（微液體冷卻、吹風和外部散熱器）仍然無法有效去除靠近漏源電流或新互連佈線區域的熱點。
該區域吸收了大部分產生的熱量，並且仍然是最有可能因過熱而損壞的設備或電路的一部分。 在基材中嵌入一層具有高導熱性的材料可增加可承受的熱通量。 此外，熱量在石墨烯平面內橫向傳播，導致散熱面積增加，熱通量減少，基板吸熱更均勻。
石墨烯的導熱率是金剛石的兩倍以上，可以提高散熱率。 石墨烯的溫度加工要求低於金剛石。 在半導體器件、芯片封裝和 PCB 中使用石墨烯作為散熱器材料可以增加可承受的功率。
納米器件實驗室的研究人員稱，石墨烯散熱器在電子和光子器件中優於碳納米管和金剛石翡翠洞察力
