Nanotechnika alkalmazása félvezető tokok elektromos és hűtési tulajdonságainak javítására

A félvezető ipar és a teljesítmény elektronikai eszközök töretlen fejlődésének gátjává vált az integrálási sűrűség és az elégtelen hűtés. A tranzisztorok folyamatos méretcsökkentése hamarosan eléri határait, ami új heterogén, illetve háromdimenziós tokozási eljárások kifejlesztését kényszeríti ki az integrálási sűrűség és a teljesítőképesség további növelése érdekében. A jobb hűtési megoldások és a nagyobb integráltsági fok javítják az energiahatékonyságot, növelik a termelékenységet és növelik az elkészített nagy integráltságú alkatrészek megbízhatóságát. E célok elérése érdekében a NANOPACK projekt keretén belül új, nano részecskéket alkalmazásával készített kis hőellenállású termikus határfelületi anyagok (TIM-ek) és új elektromos összeköttetést biztosító megoldások kerültek kifejlesztésre. Világszinvonalú szuperszámítógépeken végrehajtott szimulációk és az új határfelületi anyagok tulajdonságainak mérésére szolgáló teszt struktúrák kifeljesztése segítette a konzorcium munkáját. A projekt eredményei nagyteljesítményű rádióferkvenciás alkalmazásban, mikroprocesszorokban és hibrid járművek teljesítményelektronikai moduljaiban kerültek felhasználásra. A projekt során három különböző megvalósítási elvet követett a konzorcium az elektromos és termikus paraméterek javítása érdekében. Ezek a következők voltak: a tömbi vezetőképesség javítása alkalmas térkitöltő részecskékkel, a rétegvastagság (bondline thickness) csökkentése és a termikus és elektromos kontaktusok nanoszerkezetének optimalizálása. A NANOPACK projekt céljai között szerepelt, hogy az ITRS roadmap egyes réseit kitöltse és ezen több ENIAC célkitűzésnek is megfeleltek a heterogén integráció tématerületén.

 

A NANOPACK konzorcium négy nagy ipari partnert, négy innovatív KKV-t és hat tudományos kutató csoportot ölelt fel 8 európai országból:

 

A BME fekadata a NANOPACK projekten belül az új, nanorészecskékkelt töltött  termikus határfelületi anyagok hővezetőképességének mérésére szolgáló új laboratóriumi és ipari mérés eljárások és mérési összeállítások kifejlesztésében való részvétel és az ilyen új anyagok mérése volt.

A BME eredményei: A egyetem mellett, az Infoparkban található MicReD/Mentor Graphics céggel szoros együttműlködésben a thermikus tranziens méréseken alapuló új mérési módszer került kifejlesztésre. A projekt eredményeképpen aa MicReD/Mentor Graphics egy „DynTIM” márkenevű mérőberndezést fejlesztett ki és dobott piacra 2013-ban, amely a projektben kifejlesztett mérési módszeren alapul.