Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bauelemente - Bloß nicht überhitzen

02.04.2009
In elektronischen Produkten finden immer mehr Bauelemente Platz. Sie alle produzieren Wärme. Überhitzung würde jedoch das Aus für Laptops und Co bedeuten. Hersteller bauen daher Metallplatten ein, die die Wärme ableiten. Ein neues Verbundmaterial erledigt das besser.

Waren tragbare Computer vor einigen Jahren noch recht sperrig, passen sie nun bequem in kleine Aktentaschen. Denn die Bauelemente, die sich auf den Substraten und Mikrochips befinden, schrumpfen von Modell zu Modell und rücken immer näher zusammen.


Es finden zunehmend mehr Bauteile Platz auf den Chips. All diese Teile erhitzen sich und strahlen Wärme ab – sie wirken fast wie kleine Kraftwerke. Je mehr Bauteile auf kleinstem Raum nebeneinander arbeiten, desto schwieriger ist es, die Wärme abzuführen. Zu viel Wärme kann jedoch das Aus für die Elektronik bedeuten: Die Bauelemente und Verbindungsstellen halten nur Temperaturen von 90 bis 130 Grad Celsius stand.

Um die Wärme abzuführen, bauen die Hersteller daher eine kleine Platte aus Kupfer oder Aluminium unterhalb der Komponenten ein – sie leitet die Wärme nach außen ab. Diese Platte wiederum ist mit Keramikkomponenten oder Silizium, dem Hauptbestandteil des Chips, verlötet. Erwärmt sich dieses System, dehnt sich die Metallplatte etwa drei- bis viermal so stark aus wie das Silizium und die Keramiken. Es treten Spannungen auf, in den Lötstellen können Risse entstehen. Der Miniaturisierung sind daher Grenzen gesetzt.

Um die Wärme auch bei einer hohen Bauteildichte optimal abzuführen und auch immer kleiner werdender Elektronik ein langes Leben zu bescheren, wünschen sich Industriekunden ein Material mit besonderen Eigenschaften: Es soll Wärme noch besser leiten als das bisher verwendete Aluminium oder Kupfer, sich bei hohen Temperaturen aber nicht stärker ausdehnen als Keramik oder Silizium. Ein solches Material haben Forscher des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden im EU-Projekt »ExtreMat« entwickelt; gemeinsam mit Industriepartnern wie Siemens und Plansee. Die Forscher haben die recht hohe Wärmeleitfähigkeit von Kupfer noch übertroffen: »Wir haben dem Kupfer Diamant-Pulver zugefügt.

Diamant leitet Wärme etwa fünfmal besser als Kupfer«, sagt Dr.-Ing. Thomas Schubert, Projektleiter am IFAM. »Der entstandene Werkstoff dehnt sich bei Erwärmung nicht weiter aus als Keramik, leitet Wärme aber anderthalbmal besser als Kupfer. Das ist eine einzigartige Kombination von Eigenschaften.« Kupfer und Diamant zusammenzubringen, ist jedoch nicht einfach: Die Forscher mussten eine dritte Zutat finden, die Kupfer und Diamant chemisch miteinander verbindet. »Dafür verwenden wir z.B. Chrom. Bereits geringe Mengen bilden an der Diamantoberfläche eine Carbidschicht aus, die sich mit Kupfer gut verbindet«, erklärt Schubert. Erste Demonstratoren des Materials gibt es bereits.

Dr.-Ing. Thomas Schubert | Fraunhofer Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.ifam.fraunhofer.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Quantenanomalien: Das Universum in einem Kristall
21.07.2017 | Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe

nachricht Projekt »ADIR«: Laser bergen wertvolle Werkstoffe
21.07.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Im Focus: Breitbandlichtquellen mit flüssigem Kern

Jenaer Forschern ist es gelungen breitbandiges Laserlicht im mittleren Infrarotbereich mit Hilfe von flüssigkeitsgefüllten optischen Fasern zu erzeugen. Mit den Fasern lieferten sie zudem experimentelle Beweise für eine neue Dynamik von Solitonen – zeitlich und spektral stabile Lichtwellen – die aufgrund der besonderen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Die Ergebnisse der Arbeiten publizierte das Jenaer Wissenschaftler-Team vom Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), dem Fraunhofer-Insitut für Angewandte Optik und Feinmechanik, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Insituts im renommierten Fachblatt Nature Communications.

Aus einem ultraschnellen intensiven Laserpuls, den sie in die Faser einkoppeln, erzeugen die Wissenschaftler ein, für das menschliche Auge nicht sichtbares,...

Im Focus: Flexible proximity sensor creates smart surfaces

Fraunhofer IPA has developed a proximity sensor made from silicone and carbon nanotubes (CNT) which detects objects and determines their position. The materials and printing process used mean that the sensor is extremely flexible, economical and can be used for large surfaces. Industry and research partners can use and further develop this innovation straight away.

At first glance, the proximity sensor appears to be nothing special: a thin, elastic layer of silicone onto which black square surfaces are printed, but these...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Blattkäfer: Schon winzige Pestizid-Dosis beeinträchtigt Fortpflanzung

26.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Akute myeloische Leukämie (AML): Neues Medikament steht kurz vor der Zulassung in Europa

26.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Biomarker zeigen Aggressivität des Tumors an

26.07.2017 | Biowissenschaften Chemie