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 Der gestapelte Farbsensor
17.11.2017 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

nachricht Gefragtes Werkstoff-Knowhow: Fraunhofer LBF baut Elastomer-Forschung aus
16.11.2017 | Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte