Специалисты немецкой сети институтов Fraunhofer разработали технологию массового производства алмазных мембран для улучшения теплоотвода от электронных компонентов. Алмазные мембраны служат проводником тепла между чипами и радиаторами, препятствуя протеканию тока и коротким замыканиям. Как показали опыты, алмазные мембраны охлаждают чипы на порядок лучше, что, например, может в пять раз ускорить зарядку электромобилей.
Алмазная теплопроводящая мембрана. Источник изображения: Fraunhofer USA, Center Midwest CMW
«Мы хотим заменить этот промежуточный слой [термоинтерфейс] нашей алмазной наномембраной, которая чрезвычайно эффективна при передаче тепла меди, поскольку алмаз можно внедрять в токопроводящие дорожки, — пояснил Маттиас Мюле (Matthias Mühle), участвующий в проекте учёный. — Поскольку наша мембрана гибкая и отделяемая, её можно разместить в любом месте компонента или меди или встроить непосредственно в контур охлаждения».
Алмазные теплораспределители не новость и уже начинают понемногу находить применение, но они обычно имеют толщину более 2 мм, что делает сложным их крепление к компонентам электронных схем. Толщина предложенных наномембран составляет всего 1 мкм. Они гибкие и могут быть прикреплены к электронным компонентам с помощью нагрева всего до 80 °C. Исследователи изготовили наномембраны путём выращивания поликристаллического алмаза поверх кремниевых пластин. Для получения требуемых контуров алмазного термоинтерфейса пластины затем протравливаются, а мембраны отделяются.
По оценкам разработчиков, алмазные наномембраны могут снизить тепловую нагрузку на электронные компоненты в 10 раз, что, конечно же, повысит энергоэффективность и срок службы как компонентов, так и устройств в целом. По словам команды, если бы мембраны были встроены в системы зарядки электромобилей, они помогли бы увеличить скорость восполнения заряда в пять раз. Возможность создавать мембраны на кремниевых подложках также означает, что наладить их массовый выпуск особого труда не составит. Соответствующая заявка на патент уже подана. Ждём тестирования новых теплоотводных решений в инверторах для зарядки электромобилей и в составе другой электроники.