Hooggeleidende folie in testfase

The Inquirer heeft veelbelovend nieuws voor processorkloksnelheden; een gelaagde folie, met een bijna tien keer beter geleidingsvermogen dan normale thermal grease, ook wel koelprut genaamd in tweakersjargon, bevindt zich momenteel in de testfase. Met de door Reactive NanoTechnologies ontwikkelde folie zou een barrière worden omlaaggehaald voor de warmteafvoer van heethoofdige processors. De folie bestaat uit flinterdunne laagjes aluminium en nikkel, en men hoopt de eerste producttoepassingen nog eind dit jaar, of anders begin volgend jaar op de markt te zien verschijnen.

Waar speciale geleidingsmaterialen een geleidingscoëfficiënt van rond de 8,0 W/mK bezitten, zoals Arctic Silver Céramique Thermal Compound (die daarmee ongeveer vijf graden Celsius van de bedrijfstemperatuur van een Athlon-processor af zou weten te halen), gaat de speciale folie een waarde van tenminste 70 W/mK hebben. Wanneer het spul ontstoken wordt ontbrandt het tot 1.500 graden Celsius gedurende slechts 10 milliseconden, en hecht - of beter gezegd versmelt - de folie zich tot een perfecte verbinding met twee metalen componenten waar het zich tussen bevindt. Hierbij denken wij natuurlijk aan een processor en een heatsink. The Inquirer speculeert over de mogelijkheden voor chips:

How does this all relate to future chips? Both AMD and Intel use heat spreaders. Steven Lynch at [H]ard|OCP, in his quest to find the overclocking limits of a Pentium 4, found a limit at 4.2 Ghz. The Pentium 4's heat spreader exploded off the chip, cracking the die in the process. He discovered something interesting underneath, gray thermal grease, the kind that conducts no better than 8.0W/m°K.

Back to the lesson of better cooling solutions providing better chip speeds. Opteron at 2.6 Ghz? Prescott at 4 Ghz? Nvidia without the dust buster? ATI without a core clock speed disadvantage? Can any of these companies afford to not be looking at RNT very closely? I'm sure they are.

Reacties (31)

[Molybdenum]

als materiaalkundige zie ik het zo:

je verbrandt het folie niet echt: door een vonk genereer je even heel veel hitte, waardoor het aluminium met het nikkel gaat reageren tot een intermetallische verbinding. Hierbij komt veel warmte vrij, waardoor het geheel smelt. Dit laatste is belangrijk in deze toepassing: je vormt een soort van soldeerverbinding tussen de proc. en de heatsink. En dit is de beste thermische verbinding die je je kan voorstellen.

Het chemische effect heet: Self-propagating combustion synthesis

Zie bv. http://www.shsceramicas.com/self.pdf

Dit artikel is iets uitgebreider (invloed van zwaartekracht wordt vermeld), dan in dit geval nodig is.

edit: nanomillimeters is bullshit: dat betekent letterlijk 10^-12 meter. Dat is veel en veel minder dan 1 atoom dik. Kan dus niet!

[_Droopy]

Kan dus niet, zou ik niet durven zeggen.

Dat lukt ons (nog) niet met de huidige technologie zou ik liever beweerd zien.

Men zegt wel dat een atoom het kleinste deeltje is dat wel kennen, maar een atoom (zo weten we al een tijdje), bestaat ook uit protonen, neutronen en ionen.
Wie weet bestaan die ook wel weer uit een aantal andere onderdelen.

Uiteraard ben ik het wel eens met het idee achter je bewering.
het lijkt mij sterk dat er hier nanomillmeters bedoeld worden.
Nanometers klinkt mij logischer in de oren.

[Steve]

Nog even ingaan op jouw post;

Een atoom bestaat uit protonen, neutronen en elektronen, geen ionen. Ionen zijn ofwel geladen atomen (bv metalen) ofwel een geladen binding (een ionbinding, bv NaCl aka keukenzout).

Elektronen zijn trouwens de enige deeltjes die kunnen bewegen en overgedragen worden.

[Steve]

Het zou me sterk lijken als het echt zou verbranden. Als het verbrandt worden de metalen geoxideerd (enkel ijzeroxide heet roest trouwens) en metaaloxides zijn uitstekende isolatoren, van een goede warmtegeleiding is dus geen sprake. Het lijkt me veel logischer als de metalen door de hitte smelten en zich daardoor aan beide oppervlakten hechten.

[erikdeperik]

solderen dus?

[Molybdenum]

combustion is inderdaad een term voor verbranding, d.i. reactie met zuurstof. het is alleen historisch zo gegroeid dat deze reactie als een soort van verbranding wordt gezien, omdat er vuurverschijnselen bij voorkomen. het is gewoon een reactie tussen twee metalen. trust me!

[Wildfire]

Dus bij het aanbrengen en 'werkend' krijgen van die folie moet het eerst even ontbrand worden. Gedurende 0,01 seconde een temperatuur van 1500 graden Celsius - allemaal leuk en aardig, maar is die 0,01 seconde kort genoeg voor een processor om zelf niet te verbranden? 1500 Graden is namelijk nogal een intense temperatuur voor een CPU die maximaal iets van 100 graden kan hebben...

[Verwijderd]

De temperatuur is helemaal niet zo interresant. Waar het om gaat is hoeveel energie in de verhitte folie zit. Dit bepaalt namelijk hoe ver de CPU opgewamt gaat worden. Aangezien het om een zeer dun laagje gaat zal het wel meevallen met de verhitting van de CPU.

Op de website van de fabrikant zelf:

Additionally, damage to temperature-sensitive components such as microelectronic devices or polymers is prevented, because heating is localized to the interface being joined.

[Grrrrrene]

Vergelijk het maar 's met met je vinger door een kaarsevlam gaan, 'k weet zo 1-2-3 niet hoe heet een standaard kaars is, maar daar hou je je vinger ook liever niet in. Als je hem er doorheen beweegt zit hij er misschien een paar honderdste van een seconde in en verbrand je hem niet, je voelt het niet eens. Dat komt omdat hij in die korte tijd amper verwarmd wordt door die kaars

[Verwijderd]

hmmm, als technoloog bedenk ik me net dat het wel uit te rekenen is hoe dik die folie mag zijn.

[warmtecapaciteit Si/ massa core/ verbrandingsenthalpie Ni en Al]

Ik vermoed dat die laagjes galvanisch gecreeërd zijn. Sputteren zou evt. ook kunnen, maar dan wordt het spul wel prijzig.

Zeer interessante vinding overigens met veel potentieel.

edit: typo

[alexcj]

Ik zat me eerst even af te vragen of het ook zou werken op de kunsthars die op/over de die gegoten wordt, maar het originele artikel maakt al duidelijk dat dat kan.
Ze hebben het zelfs al over keramiek aan metaal smelten, dus dat zit wel snor.

Applications previously deemed impractical due to technical barriers, such as the joining of dissimilar materials like ceramics and metals, become possible and practical using reactive joining.

[BaRF]

ontbranden van de folie: is dat op redelijke temperatuur & omstandigheden te verwezelijken? Zoals de normale temp van een CPU is voldoende om het te onbranden?

[egeltje]

Nop. Dat doen ze om de twee onderdelen aan elkaar te 'lassen'. Als dat eenmaal is gebeurd, zit er niks brandbaars meer aan en werkt het alleen nog maar als geleider.

[Syndicate]

alles is brandbaar

[jvo]

Goud? Edelmetalen branden volgens mij niet echt.

[Verwijderd]

Het wordt aangestoken met een vonk, waarna het uit zichzelf eventjes heel heet wordt door het verbranden.

[Cheezus]

Zijn de componenten daarna ook nog van elkaar af te halen? .. anders is het niet echt handig als je even een andere heatsink op je CPU wil plakken dat je meteen je core van de cpupcb trekt..

[Cookie]

Misschien maken ze in de toekomst wel Boxed-processors met een heatsink-in-één. In ieder geval kan hiermee de koelkauwgum die standaard tussen een processorcore en de af fabriek gemonteerde heatspreader zit achterwege blijven, c.q. vervangen worden. Dan moet er nog wel iets verzonnen worden voor de overgang van die heatspreader en (koperen) heatsink natuurlijk, maar het biedt perspectief .

[Johnny]

Ik denk het wel aangezien het een heel dun "hard" laagje is zul je gewoon de heatsink los kunnen trekken waarbij het folie een beetje afbrokkelt. Je zult het dan moeten schoonmaken, nieuwe aanbrengen en je kunt er een ander heatsink op doen. Bij het aanzetten van de PC wordt de folie heet en smelt het vast.

Denk ik.

[Grrrrrene]

Rrrrright, als het echt aan elkaar smelt krijg je het nevernooit meer los. En al helemaal niet aan elkaar door alleen maar je PC aan te zetten. Ik weet niet of je het weet, maar een legering van aluminium en nikkel vliegt niet in de fik bij 40-80 graden celcius hoor Ze hebben een vonk nodig om het aan te steken (is overigens ook in het plaatje te zien, links):

Wanneer het spul ontstoken wordt ontbrandt het tot 1.500 graden Celsius gedurende slechts 10 milliseconden, en hecht - of beter gezegd versmelt - de folie zich tot een perfecte verbinding met twee metalen componenten waar het zich tussen bevindt.

[Verwijderd]

Is het niet zo dat het W/M2K is? Die meter betekent niets bij geleidend vermogen. Het gaat hier om de overgangsweerkstand en die wordt gemeten in de hoeveelheid doorgelaten W per m2 per Kelvin verschil tussen het ene en het andere materiaal.....Hoe hoger het getal deste beter het geleidend vermogen van de folie dus....

[Verwijderd]

Eigenlijk is het Wm/m^2K (Watt * meter) / (meter^2 * Kelvin): als de oppervlakte verdubbelt, verdubbelt de warmteoverdracht (denk aan twee heatsinks naast elkaar), vandaar de 1/m^2, maar als de dikte verdubbelt, halveert de warmteoverdracht (het moet zeg maar twee keer door dezelfde verbinding), vandaar de m boven de streep. Als het temperatuurverschil verdubbelt, verdubbelt de warmteoverdracht, vandaar de 1/K. Netto houd je W/mK over.

Edit: voor de duidelijkheid: je kan de warmteoverdracht berekenen met:

warmteoverdracht = constante * oppervlakte * temperatuurverschil / dikte

Het eindresultaat moet in Watt, dus de eenheid van de constante moet Wm/(m^2 K) zijn en die constante is het ding waar ze het over hebben: de warmtegeleidingscoefficient.

[Verwijderd]

De eenheid is niet 1/Wm°K, maar W/mK neem ik aan (graden Kelvin bestaat niet).

Edit: inmiddels aangepast zie ik

[Steve]

(graden Kelvin bestaat niet)

Graden Kelvin bestaat overigens wél. Wordt vooral gebruikt in de chemie. -273°C (het absolute nulpunt) is 0°C. Er is dus steeds een verschil van 273° tussen K en C. 200°C is dus 473°K.

[Krankenstein]

Denk eens ff na voordat je post

Het is "Kelvin" en "Graden Celcius". De eenheid Kelvin bestaat wel degelijk natuurlijk maar dat had je zelf ook al door .

[Verwijderd]

De folie bestaat uit nanomillimeters dun aluminium en nikkel, ...

Nanomillimeters? Heten die dingen niet gewoon picometers ofzo? Straks gaan ze nog 120 megakilobyte harddisks aanbieden

[Verwijderd]

Opzich heeft die hitte van de modere pc's dus een voordeel, ze gaan nieuwe dingen uitvinden om deze hitten kwijt te raken/verplaatsen.

Ik hoop alleen dat ze toch eens wat aan het energie gebruik gaan doen, dan kunnen we ooit misschien weer toe met een klein heatsinkje.
Maar dat zal met die mhz hype nog wel even duren.

[obme_ief]

ik kan het mis hebben maar volgens mij gaat het helemaal niet om de verbinding tussen de heatsink en de proc maar om de heatspredder en de chip, wanneer de chip zijn warmte beter kwijt kan aan de heatspreader zal de heatsink zoiezo beter koelen

correct me if im wrong