פֿון סיליקאָן צו סיליקאָן קאַרבייד: ווי הויך-טערמישע-קאַנדאַקטיוויטי מאַטעריאַלן רידיפֿינירן טשיפּ פּאַקאַדזשינג

סיליקאָן איז לאַנג געווען דער ווינקלשטיין פון האַלב-קאָנדוקטאָר טעכנאָלאָגיע. אָבער, ווי טראַנזיסטאָר געדיכטקייטן פאַרגרעסערן און מאָדערן פּראַסעסערז און מאַכט מאָדולן דזשענערירן אַלץ העכער מאַכט געדיכטקייטן, סיליקאָן-באַזירט מאַטעריאַלס שטייען פֿאַר גרונטלעכע לימיטיישאַנז אין טערמיש פאַרוואַלטונג און מעכאַניש פעסטקייט.

סיליקאָן קאַרבייד(SiC), אַ ברייט-באַנדגאַפּ האַלב-קאָנדוקטאָר, אָפפערט באַדייטנד העכערע טערמישע קאַנדאַקטיוויטי און מעכאַנישע שטייפקייט, בשעת עס האַלט פעסטקייט אונטער הויך-טעמפּעראַטור אָפּעראַציע. דער אַרטיקל אויספאָרשט ווי דער איבערגאַנג פון סיליקאָן צו SiC ענדערט די טשיפּ פּאַקאַדזשינג, טרייבט נייע פּלאַן פילאָסאָפֿיעס און סיסטעם-לעוועל פאָרשטעלונג פֿאַרבעסערונגען.

1. טערמישע קאַנדאַקטיוויטי: אַדרעסירן דעם היץ דיסיפּיישאַן פלאַשהאַלדז

איינע פון ​​די צענטראלע שוועריקייטן אין טשיפּ פּאַקאַדזשינג איז שנעלע היץ באַזייַטיקונג. הויך-פאָרשטעלונג פּראַסעסערז און מאַכט דעוויסעס קענען דזשענערירן הונדערטער ביז טויזנטער וואטס אין אַ קאָמפּאַקט געגנט. אָן עפעקטיוו היץ דיסיפּיישאַן, עטלעכע פּראָבלעמען שטייען אויף:

• העכערע קנופּ טעמפּעראַטורן וואָס רעדוצירן די לעבנסדויער פון די מיטל

• דריפט אין עלעקטרישע קעראַקטעריסטיקס, קאָמפּראָמיס פאָרשטעלונג פעסטקייט

• מעכאנישע דרוק אקומולאציע, וואס פירט צו פעקל קראַקינג אדער דורכפאל

סיליקאָן האט אַ טערמישע קאַנדאַקטיוויטי פון אַרום 150 W/m·K, בשעת SiC קען דערגרייכן 370–490 W/m·K, דיפּענדינג אויף קריסטאַל אָריענטירונג און מאַטעריאַל קוואַליטעט. דער באַטייטיקער חילוק ערמעגליכט SiC-באַזירט פּאַקאַדזשינג צו:

• פירן היץ שנעלער און אייניג

• נידעריקער שפּיץ קנופּ טעמפּעראַטורן

• רעדוצירן די אָפענגיקייט אויף גרויסע פונדרויסנדיקע קיל לייזונגען

2. מעכאנישע פעסטקייט: דער פארבאָרגענער שליסל צו פּאַקעט רילייאַביליטי

ווייטער פון טערמישע באַטראַכטונגען, מוזן טשיפּ פּאַקאַדזשאַז אַנטקעגנשטעלנ זיך טערמישע ציקל, מעכאַנישע דרוק, און סטרוקטורעלע לאָודז. SiC אָפפערס עטלעכע מעלות איבער סיליקאָן:

• העכערע יונגס מאָדולוס: SiC איז 2-3 מאָל שטייפער ווי סיליקאָן, קעגנשטעליק קעגן בייגן און וואָרפּידזש

• נידעריקער קאָעפיציענט פון טערמישער יקספּאַנשאַן (CTE): בעסערע צופּאַסונג מיט פּאַקקאַגינג מאַטעריאַלן ראַדוסירט טערמישן דרוק

• העכערע כעמישע און טערמישע פעסטקייט: האַלט די אָרנטלעכקייט אונטער פייַכטע, הויך-טעמפּעראַטור אָדער קעראָוסיוו ינווייראַנמאַנץ

די אייגנשאפטן ביישטייערן גלייך צו העכערע לאנג-טערמין פארלעסלעכקייט און טראָגן, ספּעציעל אין הויך-מאַכט אָדער הויך-דענסיטי פּאַקקאַגינג אַפּלאַקיישאַנז.

3. א ענדערונג אין פּאַקאַדזשינג פּלאַן פילאָסאָפֿיע

טראדיציאנעלע סיליקאן-באזירטע פאקאדזשינג פארלאזט זיך שטארק אויף עקסטערנע היץ-פארוואלטונג, ווי למשל היץ-זינקען, קאלטע פלאטעס, אדער אקטיווע קילונג, וואס שאפנדיג א "פאסיווע טערמישע פארוואלטונג" מאדעל. די אדאפטאציע פון ​​SiC טוישט דעם צוגאנג פונדאמענטאל:

• איינגעבויטע טערמישע פאַרוואַלטונג: דער פּעקל אַליין ווערט אַ הויך-עפעקטיוו טערמישער וועג

• שטיצע פֿאַר העכערע מאַכט געדיכטקייטן: טשיפּס קענען זיין געשטעלט נעענטער צוזאַמען אָדער סטאַקט אָן יקסידינג טערמאַל לימאַץ

• גרעסערע סיסטעם אינטעגראַציע בייגיקייט: מולטי-טשיפּ און העטעראָגענע אינטעגראַציע ווערן מעגלעך אָן קאָמפּראָמיסירן טערמישע פאָרשטעלונג

אין עסענץ, איז SiC נישט נאר א "בעסער מאַטעריאַל" - עס ערמעגליכט אינזשענירן צו איבערטראַכטן טשיפּ אויסלייג, ינטערקאַנעקשאַנז און פּאַקאַדזש אַרכיטעקטור.

4. אימפליקאציעס פאר העטעראגענע אינטעגראציע

מאָדערנע האַלב-קאָנדוקטאָר סיסטעמען אינטעגרירן מער און מער לאָגיק, מאַכט, RF, און אפילו פאָטאָנישע דעוויסעס אין איין פּאַקעט. יעדער קאָמפּאָנענט האט באַזונדערע טערמישע און מעכאַנישע באדערפענישן. SiC-באַזירטע סאַבסטראַטן און ינטערפּאָזערס צושטעלן אַ פאַראייניקטע פּלאַטפאָרמע וואָס שטיצט די דייווערסיטי:

• הויך טערמישע קאַנדאַקטיוויטי ענייבאַלז מונדיר היץ פאַרשפּרייטונג אַריבער קייפל דעוויסעס

• מעכאנישע רידזשידיטי זיכערט פּעקל אָרנטלעכקייט אונטער קאָמפּלעקס סטאַקינג און הויך-דענסיטי לייאַוץ

• קאָמפּאַטאַביליטי מיט ברייט-באַנדגאַפּ דעוויסעס מאכט SiC ספּעציעל פּאַסיק פֿאַר ווייַטער-דור מאַכט און הויך-פאָרשטעלונג קאַמפּיוטינג אַפּלאַקיישאַנז

5. פּראָדוקציע באַטראַכטונגען

כאָטש SiC אָפפערט העכערע מאַטעריאַל אייגנשאַפטן, זייַן כאַרדנאַס און כעמישע פעסטקייט ברענגען יינציקע מאַנופאַקטורינג טשאַלאַנדזשיז:

• וועיפער דין און ייבערפלאַך צוגרייטונג: פארלאנגט פּינקטלעך שלייפן און פּאָלירן צו ויסמיידן ריסן און קראַמפּינג

• וויאַ פאָרמאַציע און פּאַטערנינג: הויך-אַספּעקט-פאַרהעלטעניש וויאַס אָפט דאַרפן לאַזער-אַסיסטירט אָדער אַוואַנסירטע טרוקן עטשינג טעקניקס

• מעטאַליזאַציע און פֿאַרבינדונגען: פֿאַרלעסלעכע אַדכיזשאַן און נידעריק-קעגנשטעל עלעקטרישע פּאַטווייז פֿאָדערן ספּעציאַליזירטע באַריער לייַערס

• דורכקוק און קאנטראל פון פּראָדוקציע: הויכע מאַטעריאַל שטייפקייט און גרויסע וועיפער גרייסן פארגרעסערן דעם אימפּאַקט פון אפילו קליינע חסרונות

הצלחהדיק אַדרעסירן די טשאַלאַנדזשיז איז קריטיש צו דערגרייכן די פולע בענעפיץ פון SiC אין הויך-פּערפאָרמאַנס פּאַקאַדזשינג.

מסקנא

דער איבערגאַנג פֿון סיליקאָן צו סיליקאָן קאַרביד רעפּרעזענטירט מער ווי נאָר אַ מאַטעריאַל אַפּגרעיד - עס ענדערט די גאַנצע טשיפּ פּאַקקאַגינג פּאַראַדיגם. דורך אינטעגרירן העכערע טערמישע און מעכאַנישע אייגנשאַפֿטן גלייך אין דעם סאַבסטראַט אָדער אינטערפּאָוזער, SiC ערמעגליכט העכערע מאַכט געדיכטקייטן, פֿאַרבעסערטע פֿאַרלעסלעכקייט און גרעסערע פֿלעקסיבילאַטי אין סיסטעם-לעוועל פּלאַן.

ווי האַלב-קאָנדוקטאָר דעוויסעס פאָרזעצן צו שטופּן די גרענעצן פון פאָרשטעלונג, זענען SiC-באזירטע מאַטעריאַלן נישט נאָר אָפּציאָנעלע פֿאַרבעסערונגען - זיי זענען שליסל ענייבאַלז פון ווייַטער-דור פּאַקקאַגינג טעקנאַלאַדזשיז.