Учёные из Сколтеха улучшили свойства полимера, используемого в 3D-печати. Добавив в фотополимер «хлопья» нитрида бора, исследователи удвоили его теплопроводность, что потенциально может использоваться для отведения тепла от микросхем и предотвращения перегрева устройства. Работа опубликована в журнале Polymers.
«Разработанная технология печати — это шаг на пути объединения микроэлектроники и аддитивных технологий, — рассказывает один из авторов работы, старший преподаватель Сколтеха Станислав Евлашин. — В отличие от предыдущих работ, где внимание учёных было направлено на получение проводящих контактов для гибкой электроники, в нашей работе мы сосредоточились на улучшении свойств полимеров, которые могут использоваться для корпусирования микросхем».
По мере миниатюризации электроники проблема отвода тепла становится более актуальной: концентрируясь в меньшем объёме, та же мощность быстрее приводит к перегреву и, как следствие, к отказу устройств, для чего необходимо разрабатывать материалы с более высоким значением теплопроводности.
Деталь из чистого фотополимера (clean) и фотополимера с добавлением 20 об. % нитрида бора (BN). Слева — обычная фотография, справа — фотография, сделанная с использованием тепловизора. Наполнение фотополимера приводит к эффективному рассеиванию тепла, что в результате уменьшает перегрев микросхем. Источник: Юлия Бондарева и др./Polymers
Сам по себе кремний, из которого состоят подложки микросхем, хорошо отводит тепло, но охлаждению может препятствовать внешний корпус микросхемы, который обладает низким значением теплопроводности. При использовании 3D-принтеров, на которых изготавливают микроэлектронику со сложной геометрией, корпус печатают пастой из фотополимера — материала, который твердеет под воздействием излучения. Как раз его свойства и улучшили учёные из Сколтеха.
«Требования к фотополимеру в данном случае — он должен хорошо проводить тепло и не проводить электрический ток, — объясняет соавтор исследования Даниил Чернодубов. — Так вот, нам удалось не просто повысить, а удвоить его теплопроводность. При этом изоляционные свойства и прочность не пострадали. Для этого в полимер добавили другое вещество, нитрид бор, в форме хлопьев — получился композитный материал». Объёмная доля нитрида бора в композите — 20%.
«Для печати мы использовали технологию Digital Light Polymerization, которая обладает высоким разрешением и может использоваться как для печати корпусов изделий со сложной геометрией, так и для печати корпусов непосредственно на кремниевом чипе, — добавляет Евлашин. — Увеличенная теплопроводность фотополимера обеспечит стабильность электронных компонентов, а также позволит эксплуатировать изделия при более высоких характеристиках».
Skoltech Communications
Нет комментариев