Neuer Werkstoff für schnellere Rechner

Schnellere Rechner produzieren selbstzerstörerische Hitze. Fortschritten in der Leistungselektronik sind damit Grenzen gesetzt. Ein neuer Werkstoff aus dem Forschungszentrum Seibersdorf soll das Wärmeproblem lösen.

Wien (OTS) - Die zunehmende Hitzeentwicklung immer schnellerer Rechner wird zum Problem: Eine unzureichende Wärmeableitung kann zur Zerstörung der Prozessoren führen, wodurch einer weiteren Steigerung der Leistungsfähigkeit von Rechnern derzeit ein natürliches Limit gesetzt ist. Das Forschungszentrum Seibersdorf entwickelt nun im Rahmen eines gesamteuropäischen Brite-EURAM-Projekts einen neuen Werkstoff für Elektroniksubstrate (Gehäuse), die nicht nur die Wärme optimal ableiten, sondern sich auch durch eine möglichst geringe und anpaßbare thermische Ausdehnung auszeichnen. Die Ergebnisse sollen die Verwendung leistungsstarker Elektronik-Anwendungen - etwa in Car-Guide-Systemen oder Industrieanlagen - ermöglichen.

30 Millionen Schilling-Projekt mit Siemens und Thomson

"Dieses Forschungsvorhaben ist international das erste größere F&E-Projekt zu einem Material auf Basis Kupfer-Kohlefaser", erklärt der zuständige Projektleiter im Forschungszentrum Seibersdorf, Dr. Georg Korb. Der gesamte F&E-Aufwand wird mit rund 30 Millionen Schilling veranschlagt. Die Partner, unter anderem Siemens, Thomson und Fraunhofergesellschaft Dresden, versprechen sich davon einen Schritt in die nächste Dimension der Leistungselektronik.

Bei dem neuen Werkstoff, der in Seibersdorf bereits als Testmaterial vorliegt, handelt es sich um kohlefaserverstärktes Kupfer, das die positiven Eigenschaften beider Ausgangsmaterialien vereint: Die gute Wärme- und Stromleitfähigkeit des Kupfers wird mit der ebenfalls hohen Leitfähigkeit der Kohlefaser kombiniert. Dadurch lassen sich Betriebstemperaturen von rund 100 Grad, wie sie nach ersten Berechnungen bei bestimmten Hochleistungsprozessoren entstehen können, auf das jeweils optimale Maß reduzieren.

Gleichzeitig wird der Ausdehnungskoeffizient des Kupfers durch die Faserverstärkung reduziert - dies ist eine notwendige Voraussetzung, um etwaige Substratspannungen zu verhindern, die zu einer Zerstörung von Bauteilen führen können. Korb: "Für eine effizieente Wärmeableitung muß das Substrat eng mit den Halbleiterbausteinen verbunden werden, die sehr niedrige Temperaturausdehnungs-koeffizienten (CTE) aufweisen. Durch die Veränderung des Gehalts an Fasern können wir den CTE unseres Werkstoffs exakt dem der jeweiligen Anwednung anpassen."

Die potentiellen Einsatzgebiete für den neuen Werkstoff sind vielfältig und erstrecken sich von der Fahrzeugindustrie bis zur Luftfahrt. Beispiele für Anwendungsmöglichkeiten der neuen Substrat-Generation sind etwa Radarmodule für Car-Guide-Systeme oder Komponenten für Hochstromschaltungen in Flugzeugen und Industrieanlagen. Thomson plant darüberhinaus den Einsatz des Substrats für Hochleistungselektronik im militärischen Bereich.

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