זינט די 1980ער יארן, איז די אינטעגראציע געדיכטקייט פון עלעקטראנישע קרייזן געוואקסן מיט א יערליכן קורס פון 1.5 מאל אדער שנעלער. העכערע אינטעגראציע פירט צו גרעסערע שטראָם געדיכטקייטן און היץ דזשענעריישאַן בעת אָפּעראַציע.אויב נישט עפֿעקטיוו צעשפּרייט, קען די היץ פֿאַראורזאַכן טערמישע דורכפֿאַל און פֿאַרקירצן די לעבנס־צייט פֿון עלעקטראָנישע קאָמפּאָנענטן.
כדי צו טרעפן די שטייגנדיקע פארלאנגען פון טערמישע מענעדזשמענט, ווערן פארגעשריטענע עלעקטראנישע פאקעדזש מאטעריאלן מיט העכערע טערמישע קאנדוקטיוויטעט ברייט אויסגעפארשט און אפטימיזירט.
דימענט/קופּער קאָמפּאָזיט מאַטעריאַל
01 דימענט און קופּער
טראדיציאנעלע פאקעדזש מאטעריאלן שליסן איין קעראמיק, פלאסטיק, מעטאלן, און זייערע צומישן. קעראמיק ווי BeO און AlN ווייזן אויף CTEs וואס פאסן צו האלב-קאנדוקטארן, גוטע כעמישע סטאביליטעט, און מיטלמעסיגע טערמישע קאנדוקטיוויטעט. אבער, זייער קאמפליצירטע פראצעסירונג, הויכע קאסטן (ספעציעל טאקסישע BeO), און ברעכקייט באגרענעצן אנווענדונגען. פלאסטיק פאקעדזשינג אָפערט נידעריקע קאסטן, לייכטע וואג, און איזאלאציע אבער ליידט פון שוואכע טערמישע קאנדוקטיוויטעט און הויך-טעמפּעראַטור אינסטאביליטעט. ריינע מעטאלן (Cu, Ag, Al) האבן הויכע טערמישע קאנדוקטיוויטעט אבער איבערגעטריבענע CTE, בשעת צומישן (Cu-W, Cu-Mo) קאמפראמיזירן טערמישע פערפארמאנס. אזוי, נייע פאקעדזש מאטעריאלן וואס באַלאַנסירן הויכע טערמישע קאנדוקטיוויטעט און אפטימאלע CTE זענען דרינגענד נויטיג.
| פארשטארקונג | טערמישע קאַנדאַקטיוויטי (W/(m·K)) | CTE (×10⁻⁶/℃) | געדיכטקייט (ג/קמ³) |
| דיאַמאָנט | 700–2000 | 0.9–1.7 | 3.52 |
| BeO2 פּאַרטיקלען | 300 | 4.1 | 3.01 |
| AlN פּאַרטיקלען | 150–250 | 2.69 | 3.26 |
| SiC פּאַרטיקלען | 80–200 | 4.0 | 3.21 |
| B₄C פּאַרטיקלען | 29–67 | 4.4 | 2.52 |
| באָראָן פיברע | 40 | ~5.0 | 2.6 |
| TiC פּאַרטיקלען | 40 | 7.4 | 4.92 |
| Al₂O₃ פּאַרטיקלען | 20–40 | 4.4 | 3.98 |
| SiC שנורקעס | 32 | 3.4 | – |
| Si₃N₄ פּאַרטיקלען | 28 | 1.44 | 3.18 |
| TiB₂ פּאַרטיקלען | 25 | 4.6 | 4.5 |
| SiO₂ פּאַרטיקלען | 1.4 | <1.0 | 2.65 |
דיאַמאָנט, די שווערסטע באַקאַנטע נאַטירלעכע מאַטעריאַל (מאָהס 10), פאַרמאָגט אויך אויסערגעוויינלעכעטערמישע קאַנדאַקטיוויטי (200–2200 וואט/(מ·ק)).
דיאַמאָנט מיקראָ-פּודער
קופּער, מיט הויכע טערמישע/עלעקטרישע קאַנדאַקטיוויטי (401 וואט/(מ·ק)), דאַקטילאַטי, און קאָסטן עפעקטיווקייט, ווערט וויידלי גענוצט אין ICs.
קאָמבינירן די אייגנשאַפטן,דימענט / קופּער (דיאַ / קו) קאַמפּאַזאַץ—מיט קופּער ווי די מאַטריץ און דימענט ווי פארשטארקערונג — קומען ארויס ווי נעקסטע דור טערמישע פאַרוואַלטונג מאַטעריאַלן.
02 שליסל פאַבריקאַציע מעטאָדן
די געוויינטלעכע מעטאָדן פֿאַר צוגרייטן דיאַמאָנט/קופּער אַרייַננעמען: פּודער מעטאַלורגיע, הויך-טעמפּעראַטור און הויך-דרוק מעטאָד, צעשמעלץ ימערזשאַן מעטאָד, דיסטשאַרדזש פּלאַזמע סינטערינג מעטאָד, קאַלט שפּריצן מעטאָד, עטק.
פאַרגלייַך פון פאַרשידענע צוגרייטונג מעטאָדן, פּראָצעסן און אייגנשאַפטן פון איין-פּאַרטיקל גרייס דיאַמאָנט/קופּער קאַמפּאַזאַץ
| פּאַראַמעטער | פּודער מעטאַלורגיע | וואַקוום הייס-פּרעסינג | ספּאַרק פּלאַזמע סינטערינג (SPS) | הויך-דרוק הויך-טעמפּעראַטור (HPHT) | קאַלט שפּריץ דעפּאַזישאַן | צעשמעלץ אינפֿילטראַציע |
| דימענט טיפּ | מבד8 | HFD-D | מבד8 | מבד4 | פּי-די-עי | MBD8/HHD |
| מאַטריץ | 99.8% קופּער פּודער | 99.9% עלעקטראָליטיש קופּער פּודער | 99.9% קופּער פּודער | צומיש/ריין קופּער פּודער | ריין קו פּודער | ריין קופּער מאַסע/שטאַנג |
| צובינד מאָדיפיקאַציע | – | – | – | ב, טי, סי, קר, זר, וו, מאָ | – | – |
| פּאַרטיקל גרייס (μm) | 100 | 106–125 | 100–400 | 20–200 | 35–200 | 50–400 |
| באַנד בראָכצאָל (%) | 20–60 | 40–60 | 35–60 | 60–90 | 20–40 | 60–65 |
| טעמפּעראַטור (°C) | 900 | 800–1050 | 880–950 | 1100–1300 | 350 | 1100–1300 |
| דרוק (MPa) | 110 | 70 | 40–50 | 8000 | 3 | 1–4 |
| צייט (מינוט) | 60 | 60–180 | 20 | 6–10 | – | 5–30 |
| רעלאַטיווע געדיכטקייט (%) | 98.5 | 99.2–99.7 | – | – | – | 99.4–99.7 |
| פאָרשטעלונג | ||||||
| אָפּטימאַלע טערמישע קאַנדאַקטיוויטי (W/(m·K)) | 305 | 536 | 687 | 907 | – | 943 |
פּראָסט דיאַ / קו קאַמפּאַזאַט טעקניקס אַרייַננעמען:
(1)פּודער מעטאַלורגיע
געמישטע דימענט/קופּער פּודערס ווערן קאָמפּאַקטירט און סינטערד. כאָטש קאָסטן-עפעקטיוו און פּשוט, גיט די מעטאָדע באַגרענעצטע געדיכטקייט, נישט-האָמאָגענע מיקראָסטרוקטורן, און באַגרענעצטע מוסטער דימענסיעס.
Sאינטערינג איינהייט
(1)הויך-דרוק הויך-טעמפּעראַטור (HPHT)
ניצנדיק מולטי-אמבוס פרעסעס, אינפֿילטרירט זיך געשמאָלצן קופּער אין דימענט גיטערס אונטער עקסטרעמע באַדינגונגען, פּראָדוצירנדיק געדיכטע קאָמפּאָזיטן. אָבער, HPHT דאַרף טייערע פורמען און איז נישט פּאַסיק פֿאַר גרויס-מאָסשטאַביגע פּראָדוקציע.
Cיוביק פרעס
(1)צעשמעלץ אינפֿילטראַציע
געשמאָלצן קופּער דורכדרינגט דימענט פּרעפאָרמס דורך דרוק-געשטיצטע אָדער קאַפּילאַר-געטריבענע אינפֿילטראַציע. די רעזולטאַטן פון קאָמפּאָזיטן דערגרייכן >446 W/(m·K) טערמישע קאַנדאַקטיוויטי.
(2)ספּאַרק פּלאַזמע סינטערינג (SPS)
פּולסירטער שטראָם סינטערטירט שנעל געמישטע פּודערס אונטער דרוק. כאָטש עפֿעקטיוו, פֿאַרערגערט זיך SPS פאָרשטעלונג ביי דימענט פֿראַקציעס >65 וואָל%.
סכעמאַטישע דיאַגראַמע פון די דיסטשאַרדזש פּלאַזמע סינטערינג סיסטעם
(5) קאלטע שפּריץ דעפּאָזיציע
פּודערס ווערן אַקסעלערירט און דעפּאָנירט אויף סאַבסטראַטן. די נייע מעטאָדע שטייט פאר שוועריקייטן אין קאָנטראָל פון ייבערפלאַך ענדיקונג און וואַלידאַציע פון טערמישע פאָרשטעלונג.
03 אינטערפייס מאָדיפיקאַציע
פֿאַר דער צוגרייטונג פֿון קאָמפּאָזיט מאַטעריאַלן, איז די קעגנצייַטיקע נאַס מאַכן צווישן קאָמפּאָנענטן אַ נייטיקע פֿאָרויסזעצונג פֿאַר דעם קאָמפּאָזיט פּראָצעס און אַ וויכטיקער פֿאַקטאָר וואָס באַאַיינפֿלוס די אינטערפֿייס סטרוקטור און אינטערפֿייס פֿאַרבינדונג צושטאַנד. דער נישט-נאַס צושטאַנד ביים אינטערפֿייס צווישן דימענט און קופּער פֿירט צו אַ זייער הויכן אינטערפֿייס טערמישן קעגנשטאַנד. דעריבער איז עס זייער וויכטיק צו דורכפֿירן מאָדיפֿיקאַציע פֿאָרשונג אויף דעם אינטערפֿייס צווישן די צוויי דורך פֿאַרשידענע טעכנישע מיטלען. איצט זענען דאָ הויפּטזעכלעך צוויי מעטאָדן צו פֿאַרבעסערן דעם אינטערפֿייס פּראָבלעם צווישן דימענט און קופּער מאַטריץ: (1) ייבערפֿלאַך מאָדיפֿיקאַציע באַהאַנדלונג פֿון דימענט; (2) אַלױינג באַהאַנדלונג פֿון דער קופּער מאַטריץ.
מאָדיפֿיקאַציע סכעמאַטישע דיאַגראַמע: (אַ) דירעקטע פּלאַטינג אויף דער ייבערפלאַך פון דימענט; (ב) מאַטריץ צומישונג
(1) אויבערפלאַך מאָדיפיקאַציע פון דימענט
באַדעקן אַקטיווע עלעמענטן ווי מאָ, טיאַניום, וואַנט און קרום אויף דער ייבערפלאַך שיכט פון דער פארשטארקערונג פאַזע קען פֿאַרבעסערן די אינטערפֿאַסיאַלע אייגנשאַפֿטן פֿון דימענט, דערמיט פֿאַרשטאַרקנדיק זײַן טערמישע קאַנדאַקטיוויטי. סינטערינג קען געבן די אויבנדערמאָנטע עלעמענטן די מעגלעכקייט צו רעאַגירן מיטן קוילן אויף דער ייבערפלאַך פֿון דימענט פּודער צו פֿאָרמירן אַ קאַרביד איבערגאַנג שיכט. דאָס אָפּטימיזירט דעם נאַסן צושטאַנד צווישן דעם דימענט און דער מעטאַל באַזע, און די באַדעקונג קען פֿאַרהיטן אַז די סטרוקטור פֿון דימענט זאָל זיך ענדערן בײַ הויכע טעמפּעראַטורן.
(2) צומישן די קופער מאַטריץ
פאר דער קאמפאזיט באארבעטונג פון מאטעריאלן, ווערט דורכגעפירט א פאר-צומישונג באהאנדלונג אויף מעטאלישן קופער, וואס קען פראדוצירן קאמפאזיט מאטעריאלן מיט בכלל הויכע טערמישע קאנדוקטיוויטעט. דאפינג אקטיווע עלעמענטן אין דער קופער מאטריץ קען נישט נאר עפעקטיוו רעדוצירן דעם נאַס מאכן ווינקל צווישן דיאמאנט און קופער, נאר אויך שאפן א קארבייד שיכט וואס איז פעסט צעלאָזלעך אין דער קופער מאטריץ ביים דיאמאנט/קופער אינטערפייס נאך דער רעאקציע. אויף דעם אופן ווערן רוב פון די לעכער וואס עקזיסטירן ביים מאטעריאל אינטערפייס מאדיפיצירט און אויסגעפילט, דערמיט פארבעסערנדיג די טערמישע קאנדוקטיוויטעט.
04 מסקנא
קאַנווענשאַנעלע פּאַקאַדזשינג מאַטעריאַלן זענען נישט גענוג אין פאַרוואַלטן היץ פון אַוואַנסירטע טשיפּס. דיאַ/קופּער קאַמפּאַזאַץ, מיט טונאַבאַל CTE און זייער הויך טערמישע קאַנדאַקטיוויטי, רעפּרעזענטירן אַ טראַנספאָרמאַטיווע לייזונג פֿאַר ווייַטער-דור עלעקטראָניק.
אלס א הויך-טעק אונטערנעמונג וואס אינטעגרירט אינדוסטריע און האנדל, פאקוסירט XKH אויף דער פארשונג און אנטוויקלונג און פראדוקציע פון דיאמאנט/קופער קאמפאזיטן און הויך-פארשטעלונג מעטאל מאטריץ קאמפאזיטן ווי SiC/Al און Gr/Cu, צושטעלנדיג אינאוואטיווע טערמישע מענעדזשמענט לייזונגען מיט טערמישע קאנדוקטיוויטעט פון איבער 900W/(m·K) פאר די פעלדער פון עלעקטראנישע פאקעדזשינג, מאכט מאדולן און עראספייס.
XKH'ס דיאַמאָנט קופּער באַדעקט לאַמינאַט קאָמפּאָזיט מאַטעריאַל:
פּאָסט צייט: 12טן מײַ 2025