Depi ane 1980 yo, dansite entegrasyon sikui elektwonik yo ap ogmante nan yon to anyèl 1.5× oswa pi rapid. Yon entegrasyon ki pi wo mennen nan pi gwo dansite kouran ak jenerasyon chalè pandan operasyon.Si li pa disipe byen, chalè sa a ka lakòz echèk tèmik epi diminye dire lavi konpozan elektwonik yo.
Pou satisfè demand jesyon tèmik k ap ogmante yo, yo ap fè anpil rechèch epi optimize materyèl anbalaj elektwonik avanse ki gen konduktivite tèmik siperyè.
Materyèl konpoze dyaman/kwiv
01 Dyaman ak Kuiv
Materyèl anbalaj tradisyonèl yo enkli seramik, plastik, metal, ak alyaj yo. Seramik tankou BeO ak AlN montre CTE ki koresponn ak semi-kondiktè yo, bon estabilite chimik, ak konduktivite tèmik modere. Sepandan, pwosesis konplèks yo, pri ki wo (sitou BeO toksik), ak frajilite limite aplikasyon yo. Anbalaj plastik ofri pri ki ba, pwa lejè, ak izolasyon men li soufri de pòv konduktivite tèmik ak enstabilite tanperati ki wo. Metal pi (Cu, Ag, Al) gen konduktivite tèmik ki wo men CTE twòp, pandan ke alyaj (Cu-W, Cu-Mo) konpwomèt pèfòmans tèmik. Kidonk, nouvo materyèl anbalaj ki balanse konduktivite tèmik ki wo ak CTE optimal yo nesesè ijan.
| Ranfòsman | Konduktivite tèmik (W/(m·K)) | CTE (×10⁻⁶/℃) | Dansite (g/cm³) |
| Dyaman | 700–2000 | 0.9–1.7 | 3.52 |
| Patikil BeO | 300 | 4.1 | 3.01 |
| Patikil AlN yo | 150–250 | 2.69 | 3.26 |
| Patikil SiC yo | 80–200 | 4.0 | 3.21 |
| Patikil B₄C yo | 29–67 | 4.4 | 2.52 |
| Fib bor | 40 | ~5.0 | 2.6 |
| Patikil TiC yo | 40 | 7.4 | 4.92 |
| Patikil Al₂O₃ yo | 20–40 | 4.4 | 3.98 |
| Moustach SiC | 32 | 3.4 | – |
| Patikil Si₃N₄ yo | 28 | 1.44 | 3.18 |
| Patikil TiB₂ yo | 25 | 4.6 | 4.5 |
| Patikil SiO₂ yo | 1.4 | <1.0 | 2.65 |
Dyaman, materyèl natirèl ki pi di ke yo konnen an (Mohs 10), posede tou eksepsyonèlkonduktivite tèmik (200–2200 W/(m·K)).
Mikwo-poud dyaman
Kwiv, avèk gwo konduktivite tèmik/elektrik (401 W/(m·K)), duktilité, ak efikasite pri, se lajman itilize nan IC yo.
Lè nou konbine pwopriyete sa yo,dyaman/kwiv (Dia/Cu) konpoze—avèk Cu kòm matris la ak dyaman kòm ranfòsman—ap parèt kòm materyèl jesyon tèmik pwochen jenerasyon an.
02 Metòd fabrikasyon kle yo
Metòd komen pou prepare dyaman/kwiv yo enkli: metaliji poud, metòd tanperati ki wo ak presyon ki wo, metòd imèsyon fonn, metòd sinterizasyon plasma egzeyat, metòd flite frèt, elatriye.
Konparezon diferan metòd preparasyon, pwosesis ak pwopriyete konpoze dyaman/kwiv ki gen yon sèl gwosè patikil
| Paramèt | Metaliji poud | Prese a cho ak vakyòm | Sinterizasyon Plasma Etensèl (SPS) | Segondè Presyon Segondè Tanperati (HPHT) | Depozisyon Fwad Espre | Enfiltrasyon fonn |
| Kalite dyaman | MBD8 | HFD-D | MBD8 | MBD4 | PDA | MBD8/HHD |
| Matris | 99.8% poud Cu | 99.9% poud Cu elektwolitik | 99.9% poud Cu | Alyaj/poud Cu pi | Poud Cu pi | Pi bon kalite Cu an gwo kantite/baton |
| Modifikasyon Entèfas | – | – | – | B, Ti, Si, Cr, Zr, W, Mo | – | – |
| Gwosè Patikil (μm) | 100 | 106–125 | 100–400 | 20–200 | 35–200 | 50–400 |
| Fraksyon Volim (%) | 20–60 | 40–60 | 35–60 | 60–90 | 20–40 | 60–65 |
| Tanperati (°C) | 900 | 800–1050 | 880–950 | 1100–1300 | 350 | 1100–1300 |
| Presyon (MPa) | 110 | 70 | 40–50 | 8000 | 3 | 1–4 |
| Tan (minit) | 60 | 60–180 | 20 | 6–10 | – | 5–30 |
| Dansite Relatif (%) | 98.5 | 99.2–99.7 | – | – | – | 99.4–99.7 |
| Pèfòmans | ||||||
| Konduktivite tèmik optimal (W/(m·K)) | 305 | 536 | 687 | 907 | – | 943 |
Teknik komen Dia/Cu konpoze yo enkli:
(1)Metaliji poud
Poud melanje dyaman/Cu yo konpakte epi sinterize. Malgre ke li pa koute chè epi senp, metòd sa a bay yon dansite limite, mikwostrikti ki pa omojèn, ak dimansyon echantiyon ki restriksyon.
Sinite entèvansyon
(1)Segondè Presyon Segondè Tanperati (HPHT)
Lè yo itilize près milti-anvil, Cu fonn lan enfiltre rezo dyaman yo nan kondisyon ekstrèm, sa ki pwodui konpoze dans. Sepandan, HPHT mande mwazi ki chè epi li pa apwopriye pou pwodiksyon an gwo echèl.
Claprès ubic
(1)Enfiltrasyon fonn
Cu fonn penetre prefòm dyaman yo atravè enfiltrasyon ak asistans presyon oswa kapilè. Konpozit ki rezilta yo rive nan yon konduktivite tèmik >446 W/(m·K).
(2)Sinterizasyon Plasma Etensèl (SPS)
Kouran pulsasyon an sinterize rapidman poud melanje anba presyon. Malgre li efikas, pèfòmans SPS la degrade lè fraksyon dyaman yo depase 65% an volim.
Dyagram eskematik sistèm sinterizasyon plasma egzeyat la
(5) Depozisyon pa flite frèt
Yo akselere poud yo epi depoze yo sou substrats yo. Metòd sa a ki fèk parèt la fè fas ak defi nan kontwòl fini sifas ak validasyon pèfòmans tèmik.
03 Modifikasyon Entèfas
Pou preparasyon materyèl konpoze, mouyaj mityèl ant konpozan yo se yon prerekizit nesesè pou pwosesis konpoze a epi yon faktè enpòtan ki afekte estrikti entèfas la ak eta lyezon entèfas la. Kondisyon ki pa mouye nan entèfas ant dyaman ak Cu a mennen nan yon rezistans tèmik entèfas ki wo anpil. Se poutèt sa, li trè enpòtan pou fè rechèch modifikasyon sou entèfas ant de yo atravè divès mwayen teknik. Kounye a, gen sitou de metòd pou amelyore pwoblèm entèfas ant dyaman ak matris Cu a: (1) Tretman modifikasyon sifas dyaman an; (2) Tretman alyaj matris kwiv la.
Dyagram eskematik modifikasyon: (a) Plakaj dirèk sou sifas dyaman an; (b) Alyaj matris
(1) Modifikasyon sifas dyaman an
Plake eleman aktif tankou Mo, Ti, W ak Cr sou kouch sifas faz ranfòsman an ka amelyore karakteristik entèfasyal dyaman an, kidonk amelyore konduktivite tèmik li. Sinterizasyon ka pèmèt eleman ki anwo yo reyaji avèk kabòn ki sou sifas poud dyaman an pou fòme yon kouch tranzisyon karbid. Sa optimize eta mouyaj ant dyaman an ak baz metal la, epi kouch la ka anpeche estrikti dyaman an chanje nan tanperati ki wo.
(2) Alyaj matris kwiv la
Anvan tretman materyèl konpoze yo, yo fè tretman pre-alyaj sou kwiv metalik la, sa ki ka pwodui materyèl konpoze ki gen yon konduktivite tèmik jeneralman wo. Dopaj eleman aktif nan matris kwiv la pa sèlman ka diminye ang mouyaj ant dyaman ak kwiv la efektivman, men tou jenere yon kouch kabid ki solid idrosolubl nan matris kwiv la nan entèfas dyaman/Cu a apre reyaksyon an. Nan fason sa a, pifò nan espas ki egziste nan entèfas materyèl la modifye epi ranpli, kidonk amelyore konduktivite tèmik la.
04 Konklizyon
Materyèl anbalaj konvansyonèl yo pa bon pou jere chalè ki soti nan chip avanse yo. Konpozit Dia/Cu yo, ak CTE reglabl ak konduktivite tèmik ultra-wo, reprezante yon solisyon transfòmatè pou elektwonik pwochen jenerasyon an.
Kòm yon antrepriz gwo teknoloji ki entegre endistri ak komès, XKH konsantre sou rechèch ak devlopman ak pwodiksyon konpoze dyaman/kwiv ak konpoze matris metal pèfòmans segondè tankou SiC/Al ak Gr/Cu, bay solisyon jesyon tèmik inovatè ak konduktivite tèmik plis pase 900W/(m·K) pou domèn anbalaj elektwonik, modil pouvwa ak ayewospasyal.
XKH'Materyèl konpoze laminé dyaman kouvri ak kwiv:
Dat piblikasyon: 12 Me 2025