Grafen – Bakır Lamine Yapılı Isı Dağıtıcı Plaka Geliştirilmesi

Abstract

Günümüz mikroislemci teknolojilerinde, islemci bölgesinde olusan ısıyı, bu alandan uzaklastırmak için bakır gibi yüksek termal iletkenlige sahip ısı dagıtıcı plakalar kullanılmaktadır; ancak bakırın, artan akım kaynaklı ısı yükleri karsısında giderek yetersiz kalması, bu kullanım alanında alternatif malzeme arayısını zorunlu kılmıstır. Bu proje kapsamında, Aselsan?da aktif olarak elektronik kartlarda kullanılmakta olan bakır ısı dagıtıcının yerine; yanal yöndeki ısı iletimi arttırılarak ısı dagıtıcının tüm alanının efektif bir sekilde kullanımını saglayacak, yenilikçi bir malzeme gelistirilmesi amaçlanmıstır. Bu baglamda, Grafen-Cu lamine yapı tasarımı önerilmistir. Bunun için öncelikle genis kapsamda bakır yüzeyinde grafen olusumu üzerine çalısılmıs, sentez ve karakterizasyon çalısmaları ile grafen büyümesinde baskın deneysel parametrelerin etkileri sistematik bir sekilde incelenmis ve kimyasal buhardan çöktürme (KBÇ) yöntemi ile grafenin iki boyutlu çekirdeklenme ve büyüme mekanizması belirlenerek, bakır folyo yüzeyinde olabildigince sürekli ve kaliteli grafen sentezi için parametreler basarıyla optimize edilmistir. Öte yandan, hesaplamalı yöntemler ve deneysel termal ölçümler sonucunda Grafen-Cu lamine yapısında grafenin sistemde Cu katmana göre çok ince kalmasından dolayı, termal iletimde beklenen artısı saglayamadıgı görülmüstür. Böylece çalısmalardan edinilen bilgi ısıgında Grafen-Cu Köpük ve Cu-Grafen Sandviç olmak üzere iki yeni yapı tasarımı önerilmis, bunlardan Grafen-Cu Köpük sentezi, karakterizasyonu ayrıntılı sekilde çalısılarak, termal ölçümleri gerçeklestirilmis ve bu yapıda grafenin termal yayınım performansının tüm sıcaklık aralıgında (Oda sıcaklıgından 400 oC?ye kadar) arttırdıgı gösterilmistir. Grafenin termal özelliklere bu pozitif etkisi, grafenin yüksek termal yayınımının yanı sıra, bakırı oksitlenmeden koruması ile de açıklanmıstır.