根据ITRS的报告,未来微电子系统的趋势是小型化、高密度以及多功能化。以此为前提,散热将成为发展中的一个重要的瓶颈。因此,需要将高效的散热片集成到电子系统中,从而降低局部热点的温度。很多种类的散热材料正在开发之中以解决此类需求。传统的金属材料,比如铜和铝,是现在广泛被使用的散热材料,因为他们具有很高的热导率。但是这类金属材料的散热性能在厚度降至纳米级时会急剧退化。相反,hBN纳米带的热导率高达2000W/mK。因此,hBN薄膜有可能在未来的高功率电子和显示器件散热应用中获得一席之地,尤其是在那些碳基材料无法涉及的领域。
本次演讲,首先会综述层状hBN薄膜在高功率器件局部热点散热的众多应用,比如LED散热。然后,不同的制备hBN薄片的方法将会被涉及,其中液相分离法(liquid phase exfoliation, LPE)将会被着重讨论。样品的SEM,TEM和Raman的分析结果将会被展示。之后,hBN薄膜将被直接置于集成有温度传感器的功率芯片上,用以分析hBN的散热性能。电阻温度检测法和红外热像仪被用来监测热点周围的温度分布,从而检测hBN材料的散热能力。在600W/cm2的热流密度下,hBN散热片将热点的温度降低了近20度(95到75度)。综上所述,我们的实验结果表明hBN散热片在微电子系统的热点散热中是很有应用前景的。
我们的团队成员有:符益凤、叶丽蕾、Johan Liu, 孙双希、穆伟、鲍婕和黄时荣。他们分别来自:查尔姆斯理工大学微技术和纳米科学系生物纳米系统实验室;瑞典哥德堡SHT公司;上海大学新型显示和系统应用国家重点实验室,机电工程与自动化学院中瑞中心 (SMIT Center)。
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