最近，弗勞恩霍夫美國中西部中心（Fraunhofer USA Center Midwest，CMW）的研究人員成功開發了可集成在電子元件中，由合成金剛石制成的極薄納米膜，從而將局部熱負荷降低多達十倍。這項成果有助于提高電動汽車的道路性能和使用壽命，并顯著減少電池充電時間。

多晶金剛石納米膜

一般來說，在元件下方應用銅層可以改善熱流。但銅與元件之間存在電絕緣的氧化物或氮化物層，導熱性較差。金剛石以其高導熱性而聞名——導熱性比銅高四到五倍，因此金剛石也被電力運輸、光伏或存儲系統中的電力電子設備的冷卻寄予厚望。

在機械力的外部沖擊下彈性彎曲的金剛石納米膜的SEM圖像

“我們希望用我們的金剛石納米膜取代這個中間層，這種納米膜在將熱量傳遞到銅方面非常有效，因為金剛石可以加工成導電路徑，”CMW中心金剛石技術小組負責人Matthias Mühle博士說，“由于我們的薄膜是靈活且獨立的，因此它可以放置在組件或銅上的任何位置，或者直接集成到冷卻回路中。”

Mühle 和他的團隊通過在單獨的硅片上生長多晶金剛石納米膜，然后將其分離，將其翻轉并蝕刻掉背面的金剛石層來實現這一目標。這樣就形成了獨立、光滑的金剛石，可以在80℃的低溫下加熱，然后附著到部件上。“熱處理會自動將微米厚的薄膜粘合到電子元件上。這樣鉆石便集成到系統中，”研究人員解釋道。該納米膜可以在晶圓級（4 英寸及更大）上生產，非常適合工業應用。該開發已申請專利。逆變器和變壓器在電力運輸和電信等應用領域的應用測試將于今年啟動。

本次CMW開發的金剛石納米膜更可將電動汽車的能源效率、使用壽命和道路性能因此得到顯著提高。它的另一個優點是，當用于充電基礎設施時，金剛石膜有助于將充電速度提高五倍。

編譯整理 YUXI