Legering van koper, diamant en chroom kan chips beter koelen

Onderzoekers van het Duitse Fraunhofer Institut hebben een materiaal ontwikkeld, bestaande uit een legering van koper, diamant en chroom, dat warmte beter kan afvoeren dan koper, maar dat bij verhitting evenveel uitzet als keramiek.

Voor het koelen van chips in bijvoorbeeld notebooks wordt veel gebruik gemaakt van heatspreaders van bijvoorbeeld aluminium of koper om de warmte die de chips genereren zo geleidelijk mogelijk af te voeren. Het nadeel is dat met het oplopen van de temperatuur de metalen plaat drie tot vier keer zoveel uitzet als silicium of een keramieken behuizing. Dit leidt tot spanningen in het soldeerwerk waarmee de chips op de printplaat zijn bevestigd, wat uiteindelijk kan leiden tot scheuren in dat soldeerwerk. Vanuit de industrie was er daarom behoefte aan een nieuw materiaal met betere warmtegeleidende eigenschappen.

De onderzoekers van het Fraunhofer Institut denken de juiste legering hiervoor gevonden te hebben: de toevoeging van diamant aan koper geeft volgens hen het beoogde resultaat. 'Diamant geleidt warmte vijf keer beter dan koper. Het resulterende materiaal zet niet meer uit dan keramiek onder verhitting, maar geleidt warmte anderhalf keer beter dan een heatspreader op basis van koper. De toevoeging van chroom was nodig om koper en diamant aan elkaar te binden', aldus Thomas Schubert, hoogleraar en verantwoordelijke voor het project van de IFAM in Dresden - een onderdeel van het Fraunhofer Institut. Het onderzoek werd samen met de partners Siemens en Plansee uitgevoerd als onderdeel van het EU-project 'ExtreMat', een programma voor de ontwikkeling van nieuwe heatsinkmaterialen.