كاهش گرماي لوازم الكترونيكي

در حالي كه رايانه هاي قابل حمل چندين سال پيش نسبتا سنگين بودند، امروزه به راحتي در يك كيف كوچك جاي مي گيرند. اين امر به دليل اين است كه اجزاي زير لايه ها و ميكروتراشه ها با هر مدل متوالي از نظر اندازه كوچك تر مي شوند. همچنين اين اجزا با فاصله ي كمتري نسبت به هم قرار مي گيرند و امكان جاسازي مدارهاي بيشتري را در يك تراشه فراهم مي كنند.

تمام اين اجزا گرماي تابشي توليد مي كنند. هر چه اجزاي بيشتري در يك فضاي محدود قرار داده شود، خارج كردن گرما نيز دشوارتر خواهد بود. گرماي بسيار زياد موجب آسيب رسيدن به قطعات الكترونيكي مي شود. اين اجزا و عناصر رابط مي توانند تنها دماهاي 90 تا 130 درجه را تحمل كنند. بنابراين سازندگان يك صفحه ي كوچك مسي يا آلومينيومي زير آن ها نصب مي كنند تا گرما را به خارج هدايت كنند. اين صفحه به اجزاي سراميكي يا سيليكون (جزء اصلي تراشه) متصل مي شود. اگر گرماي اين سيستم افزايش يابد، صفحه ي فلزي حدود سه يا چهار برابر سيليكون يا سراميك منبسط مي شود. اين امر موجب ايجاد كشش مي شود كه مي تواند منجر به ايجاد ترك در نقاط اتصال شود، بنابراين محدوديت هايي در فاصله ي قرارگيري اجزا وجود دارد.

كاربران صنعتي خواستار ماده اي با ويژگي هاي خاص هستند كه بتواند گرما را حتي در قطعاتي با اجزاي فشرده به خوبي به بيرون منتقل كند و بدين طريق عمر لوازم الكترونيكي كوچك شده را افزايش دهد. اين ماده بايد بتواند گرما را حتي بهتر از مواد مسي يا آلومينيومي هدايت كند، اما نبايد در دماهاي بالا بيشتر از سيليكون يا سراميك منبسط شود. چنين ماده اي هم اكنون توسط پژوهش گران بخش مهندسي ساخت و پژوهش مواد كاربردي در موسسه ي فرانهوفر ،IFAM، همراه با همكاران صنعتي شامل زيمنس و پلانسي به عنوان بخشي از پروژه ي ExtreMat اتحاديه ي اروپا توسعه داده مي شود.

اين پژوهش گران به طور نسبي هدايت گرمايي مس را بهتر كرده اند. دكتر توماس شوبرت، مدير پروژه ي IFAM، گفت: "ما اين كار با افزودن پودر الماس به مس انجام داديم. الماس گرما را پنج برابر بهتر از مس هدايت مي كند. ماده ي بدست آمده در اثر گرما بيشتر از سراميك منبسط نمي شود اما هدايت گرمايي آن 1.5 برابر بزرگتر از مس است. اين تركيب ويژگي ها منحصر بفرد است." به هر حال تركيب كردن مس و الماس كار ساده اي نيست. اين پژوهش گران مجبور بودند عنصر سومي پيدا كنند كه موجب اتصال دو ماده به هم شود. شوبرت شرح داد: "عنصري كه مي تواند اين كار را انجام دهد كروم است. حتي مقدار كمي از آن يك لايه ي كاربيدي روي الماس ايجاد مي كند و اين لايه به سادگي به مس متصل مي شود." نمونه هاي اوليه ي اين ماده هم اكنون توليد شده است.