Композит Сколтеха для фотополимерной 3D-печати поможет избегать перегрева микросхем

Ученые Сколковского института науки и технологий улучшили свойства фотополимерных смол, используемых в стереолитографической 3D-печати. Добавив в фотополимер хлопья нитрида бора, исследователи удвоили его теплопроводность. Такие композиционные материалы могут использоваться для отведения тепла от микросхем и предотвращения перегрева электронных устройств.

Сравнение деталей из чистого фотополимера и фотополимера с добавлением нитрида бора. Вторая фотография сделана с использованием тепловизора и демонстрирует разницу в теплопроводности двух материалов — композита слева и чистого фотополимера справа

«Разработанная технология печати — это шаг на пути объединения микроэлектроники и аддитивных технологий. В отличие от предыдущих работ, где внимание ученых было направлено на получение проводящих контактов для гибкой электроники, в нашей работе мы сосредоточились на улучшении свойств полимеров, которые могут использоваться для корпусирования микросхем», — прокомментировал один из авторов работы, старший преподаватель Сколтеха Станислав Евлашин.

По мере миниатюризации электроники проблема отвода тепла становится более актуальной: концентрируясь в меньшем объеме, та же мощность быстрее приводит к перегреву и, как следствие, к отказу устройств, для чего необходимо разрабатывать материалы с более высокими значениями теплопроводности.

Сам по себе кремний, из которого состоят подложки микросхем, хорошо отводит тепло, но охлаждению может препятствовать внешний корпус микросхемы, обладающий низким значением теплопроводности. При использовании 3D-принтеров, на которых изготавливают микроэлектронику со сложной геометрией, корпуса печатают фотополимерными смолами — материалами, твердеющими под воздействием излучения. Свойства такого материала улучшили ученые Сколтеха, создав композит с двадцатипроцентной объемной долей нитрида бора.

«Требования к фотополимеру в данном случае — он должен хорошо проводить тепло и не проводить электрический ток. 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 бора в форме хлопьев», — рассказал соавтор исследования Даниил Чернодубов.

«Для 3D-печати мы использовали технологию DLP, которая обладает высоким разрешением и может использоваться как для печати корпусов изделий со сложной геометрией, так и для печати корпусов непосредственно на кремниевом чипе. Увеличенная теплопроводность фотополимера обеспечит стабильность электронных компонентов, а также позволит эксплуатировать изделия при более высоких характеристиках», — пояснил Станислав Евлашин.

Результаты исследования опубликованы в журнале Polymers.

Пресс-релиз

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.