Los componentes electrónicos potentes pueden calentarse mucho. Cuando muchos componentes se combinan en un solo chip semiconductor, el calentamiento puede convertirse en un problema real. Un componente electrónico sobrecalentado desperdicia energía y corre el riesgo de comportarse de manera impredecible o fallar por completo. En consecuencia, la gestión térmica esUna consideración de diseño vital.
Esto se vuelve particularmente importante en dispositivos hechos de nitruro de galio. "El nitruro de galio es capaz de manejar altos voltajes y puede permitir una mayor capacidad de potencia y un ancho de banda muy grande", dice Yong Han de la Agencia de Ciencia, Tecnología e Investigación de Singapur A* STAR Instituto de Microelectrónica. "Pero en un chip de transistor de nitruro de galio, el calor se concentra en pequeñas áreas, formando varios puntos calientes". Esto exacerba el problema del calentamiento.
Han y sus colegas demuestran tanto experimental como numéricamente que una capa de diamante puede propagar el calor y mejorar el rendimiento térmico de los dispositivos de nitruro de galio.
Los investigadores crearon un chip de prueba térmica que contenía ocho pequeños puntos calientes, cada uno de 0,45 por 0,3 milímetros de tamaño, para generar el calor creado en los dispositivos reales. Pegaron este chip a una capa de diamante de alta calidad fabricado utilizando una técnica llamada vapor químicodeposición. El difusor de calor de diamante y el chip de prueba se conectaron mediante un proceso de unión por compresión térmica. Luego se conectó a un microenfriador, un dispositivo que consta de una serie de canales de micrómetro de ancho y una matriz de impacto de micro chorro. El agua incide en el calorfuente de la pared, y luego pasa a través de los microcanales para eliminar el calor y mantener la estructura fresca.
Han y el equipo probaron su dispositivo generando 10-120 vatios de potencia de calentamiento en chips de prueba de 100 y 200 micrómetros de espesor. Para disipar la potencia de calentamiento, la capa de dispersión de calor de diamante y el microenfriador ayudaron a mantener la estructura a una temperatura inferior160 grados Celsius. De hecho, la temperatura máxima de la viruta fue un 27,3 por ciento más baja que la de otro dispositivo que usaba cobre como capa de difusión de calor, y más de un 40 por ciento más baja que en un dispositivo sin capa de dispersión.
Los resultados experimentales se confirmaron aún más mediante simulaciones térmicas. Las simulaciones también indicaron que el rendimiento podría mejorarse aún más aumentando el grosor de la capa de diamante, y que la buena calidad de unión entre el chip de nitruro de galio y el difusor de calor de diamante era crucial paraobtener el mejor rendimiento
"A continuación esperamos desarrollar un novedoso enfriador de microfluidos con una capacidad de enfriamiento más alta y más uniforme, y lograr la gestión térmica utilizando una capa de diamante de alta conductividad térmica cerca de una puerta electrónica", dice Han.
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Materiales proporcionado por Agencia de Ciencia, Tecnología e Investigación A * STAR . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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