纳米设备实验室的研究人员称，石墨烯散热器优于碳纳米管和金刚石，用于电子和光子设备
纳米设备实验室的研究人员称，石墨烯散热器优于碳纳米管和金刚石，用于电子和光子设备
文章类型：行业新闻 来自：Microelectronics International，第 27 卷，第 3 期
加州大学河滨分校纳米器件实验室的研究人员发现，石墨烯的热导率大于金刚石和碳纳米管，因此是一种很好的热管理材料。 使用石墨烯作为热管理组件可以更有效地去除热量，因此设备和电路可以使用更多功率并延长使用寿命。
加州大学河滨分校电气工程教授 Alexander A. Balandin、Dmitri Kotchetkov 博士和 Suchismita Ghosh 开发了一种设备和相关方法，通过结合极高的导热通道或由单层材料制成的嵌入层，从电子光电和光子设备中去除热量。层石墨烯、双层石墨烯或少层石墨烯。 美国专利第20100085713号详细介绍了散热石墨烯层和制造方法。
工业上存在减小半导体器件和集成电路（IC）尺寸的趋势。 同时，器件和电路被设计为执行更多功能。 为了满足减小尺寸和增加功能的需求，有必要在给定的单位面积中包括更多数量的电路。 因此，随着封装功能和密度的增加，器件和电路会消耗更多功率。 该功率通常作为器件产生的热量消散。 增加的热量产生，加上减小尺寸的需要，导致每单位面积产生的热量增加。 给定单位面积内产生的热量的增加导致需要增加热量从器件和电路传递到散热器或周围环境的速率，以防止它们因暴露于过热。
石墨烯可用于电子器件和电路的热管理和高通量冷却，例如场效应晶体管、IC、PCB、三维 IC 和光电器件，例如发光二极管，以及相关的电子、光电，以及光子器件和电路。
如发明人所发现的，石墨烯的特征在于极高的导热性，这使得它可以用于散热。 这些实施例使用石墨烯的平面几何形状，这使得它可以很容易地结合到器件结构中。 实施例允许对电子和光电器件和电路进行更好的热管理并降低功耗。
石墨烯可以用作散热器材料，并以其他材料无法实现的方式结合到设备和芯片设计中。 石墨烯散热器的建议实施例包括 MOSFET、IC 封装、印刷电路板中的石墨烯层以及作为热界面材料中的填充材料。
石墨烯在半导体器件和电路、集成电路封装或 PCB 中作为散热器材料的应用尚不为人所知。 大多数制造的半导体器件和集成电路不包括嵌入基板中的热管理组件。 传统的散热方式（微液体冷却、吹风和外部散热器）仍然无法有效去除靠近漏源电流或新互连布线区域的热点。
该区域吸收了大部分产生的热量，并且仍然是最有可能因过热而损坏的设备或电路的一部分。 在基材中嵌入一层具有高导热性的材料可增加可承受的热通量。 此外，热量在石墨烯平面内横向传播，导致散热面积增加，热通量减少，基板吸热更均匀。
石墨烯的导热率是金刚石的两倍以上，可以提高散热率。 石墨烯的温度加工要求低于金刚石。 在半导体器件、芯片封装和 PCB 中使用石墨烯作为散热材料可以增加可承受的功率。
纳米器件实验室的研究人员称，石墨烯散热器在电子和光子器件中优于碳纳米管和金刚石翡翠洞察力
