隨著晶體管和集成電路尺寸和密度的減小，芯片級(jí)的功率密度和空間分布對(duì)熱管理提出了巨大挑戰(zhàn)。

　　墨烯作為新興的二維材料的代表，由于其優(yōu)異的導(dǎo)熱性并可以從熱點(diǎn)重新橫向分配熱量，因此應(yīng)在下一代電子設(shè)備中用作散熱材料。而，由于石墨烯的導(dǎo)電性，需要絕緣層例如二氧化硅將其與電路分離。究表明，絕緣層的厚度對(duì)施加在功率芯片表面的石墨烯的散熱性能有顯著影響。緣層越薄，局部熱點(diǎn)的散熱效果越好。過(guò)去的50年中，通信，汽車電子，消費(fèi)電子，軍用電子和航空航天行業(yè)對(duì)高性能，小型化，多功能和低功耗的微電子產(chǎn)品提出了要求。本，工藝和設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)迫在眉睫。
　　子設(shè)備及其應(yīng)用已成為增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域，其特征尺寸從微米到納米不斷減小。

　　外，許多新的嘗試正在進(jìn)行中，例如多核體系結(jié)構(gòu)，三維芯片堆疊等。是，這些技術(shù)發(fā)展和新興應(yīng)用帶來(lái)了重大的熱管理問(wèn)題，這些問(wèn)題直接與應(yīng)用限制和電子設(shè)備的整體可靠性有關(guān)。

　　年來(lái)，石墨烯因其極高的導(dǎo)熱系數(shù)（5300W / m·K）而被認(rèn)為是最有希望的散熱材料。Gao等人使用化學(xué)氣相沉積（CVD）合成單層石墨烯：當(dāng)熱通量密度為430 W / cm2時(shí)，石墨烯作為散熱層可以降低熱點(diǎn)溫度然而，石墨烯不僅是良好的導(dǎo)熱材料，而且具有良好的導(dǎo)電特性，因此需要諸如二氧化硅（SiO2）的絕緣材料來(lái)制造。

　　
　　些絕緣材料通常導(dǎo)熱性較差，絕緣層較厚，大大降低了石墨烯層的散熱效果。了研究絕緣層厚度對(duì)石墨烯散熱效果的影響，本文選擇了兩種不同的功率芯片測(cè)試結(jié)構(gòu)，即石墨烯。為觀察到了功率芯片的散熱層和不同的測(cè)試結(jié)構(gòu)，所以將其轉(zhuǎn)移到210nm和600nm厚的SiO2絕緣層的表面。變芯片中熱點(diǎn)的最高溫度，以研究石墨烯散熱的不同影響。了評(píng)估石墨烯作為散熱層的性能，組裝了硅熱點(diǎn)測(cè)試芯片。點(diǎn)由金屬電阻形成，鉑金屬氣相沉積在硅晶片的表面。于其電阻隨溫度線性變化，電纜因此可用于模擬每個(gè)充電功率中功率芯片的局部熱點(diǎn)。金屬層的表面上，通過(guò)濺射形成210nm和600nm厚的SiO 2絕緣層。文采用南京咸豐納米材料科技有限公司制備的多層石墨烯。擇并通過(guò)在25μm厚的銅箔上進(jìn)行化學(xué)氣相沉積法合成。了研究石墨烯散熱層對(duì)熱點(diǎn)溫度的影響，必須將其從銅箔轉(zhuǎn)移到測(cè)試結(jié)構(gòu)。常，將聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）層涂覆在石墨烯膜的表面上作為支撐層，并且通過(guò)濕法蝕刻或氣泡分離除去下面的銅箔。后，將PMMA /石墨烯放在熱的測(cè)試結(jié)構(gòu)上，最后用熱的丙酮去除PMMA。過(guò)紅外攝像機(jī)在電路上加載相同的功率，可以看到樣品表面溫度的分布，如圖1所示。SiO2絕緣層的厚度為210 nm時(shí)，電纜無(wú)論熱點(diǎn)的最高溫度或熱點(diǎn)區(qū)域的大小如何，600 nm厚SiO2絕緣層的測(cè)試結(jié)構(gòu)的散熱效果都是顯而易見(jiàn)的。過(guò)比較兩種不同的測(cè)試結(jié)構(gòu)，分別在石墨烯轉(zhuǎn)移之前將210 nm和600 nm厚度的SiO2絕緣層噴涂到金屬電路上。
　　現(xiàn)絕緣層越薄，熱點(diǎn)的最高溫度越低，這表明石墨烯的散熱效果越好。
　　本文轉(zhuǎn)載自
　　電纜 http://jslianhai.cn