1980 еллардан башлап электрон схемаларның интеграция тыгызлыгы ел саен 1,5 тапкыр яки аннан да тизрәк арта бара. Югарырак интеграция эш вакытында ток тыгызлыгының һәм җылылыкның артуына китерә.Әгәр бу җылылык нәтиҗәле рәвештә таратылмаса, ул җылылык җитешсезлегенә китерергә һәм электрон компонентларның гомерен кыскартырга мөмкин.
Җылылык белән идарә итүгә карата кискенләшә барган таләпләрне канәгатьләндерү өчен, югары җылылык үткәрүчәнлегенә ия булган алдынгы электрон төрү материаллары киң тикшерелә һәм оптимальләштерелә.
Алмаз/бакыр композит материал
01 Алмаз һәм бакыр
Традицион төрү материалларына керамика, пластик, металлар һәм аларның эретмәләре керә. BeO2 һәм AlN кебек керамика ярымүткәргечләргә туры килә торган CTE, яхшы химик тотрыклылык һәм уртача җылылык үткәрүчәнлек күрсәтә. Ләкин аларны катлаулы эшкәртү, югары бәя (бигрәк тә агулы BeO2) һәм сынучанлык куллануны чикли. Пластик төрү түбән бәя, җиңел авырлык һәм изоляция тәкъдим итә, ләкин начар җылылык үткәрүчәнлеге һәм югары температура тотрыксызлыгы белән бәйле. Саф металлар (Cu, Ag, Al) югары җылылык үткәрүчәнлегенә ия, ләкин артык CTE, ә эретмәләр (Cu-W, Cu-Mo) җылылык күрсәткечләрен боза. Шулай итеп, югары җылылык үткәрүчәнлеге һәм оптималь CTE балансын тәэмин итүче яңа төрү материаллары ашыгыч рәвештә кирәк.
| Ныгыту | Җылылык үткәрүчәнлеге (Вт/(м·К)) | CTE (×10⁻⁶/℃) | Тыгызлык (г/см³) |
| Алмаз | 700–2000 | 0.9–1.7 | 3.52 |
| BeO кисәкчәләре | 300 | 4.1 | 3.01 |
| AlN кисәкчәләре | 150–250 | 2.69 | 3.26 |
| SiC кисәкчәләре | 80–200 | 4.0 | 3.21 |
| B₄C кисәкчәләре | 29–67 | 4.4 | 2.52 |
| Бор җепселләре | 40 | ~5.0 | 2.6 |
| TiC кисәкчәләре | 40 | 7.4 | 4.92 |
| Al₂O₃ кисәкчәләре | 20–40 | 4.4 | 3.98 |
| SiC мыеклары | 32 | 3.4 | – |
| Si₃N₄ кисәкчәләре | 28 | 1.44 | 3.18 |
| TiB₂ кисәкчәләре | 25 | 4.6 | 4.5 |
| SiO₂ кисәкчәләре | 1.4 | <1.0 | 2.65 |
Алмаз, иң каты табигый материал (Mohs 10), шулай ук гаҗәеп сыйфатларга ия.җылылык үткәрүчәнлеге (200–2200 Вт/(м·К)).
Алмаз микро-порошок
Бакыр, белән югары җылылык/электр үткәрүчәнлеге (401 Вт/(м·К)), сыгылучанлык һәм чыгымнарның нәтиҗәлелеге, интеграль микросхемаларда киң кулланыла.
Бу үзенчәлекләрне берләштереп,бриллиант / бакыр (Диа / Ку) композитлары—матрица буларак cu һәм арматура буларак алмаз белән — киләсе буын җылылык белән идарә итү материаллары буларак барлыкка килә.
02 Төп җитештерү ысуллары
Алмаз/бакыр әзерләүнең киң таралган ысулларына түбәндәгеләр керә: порошок металлургиясе, югары температура һәм югары басым ысулы, эремәгә батыру ысулы, разрядлы плазма белән җисемләү ысулы, салкын сиптерү ысулы һ.б.
Бер кисәкчәле алмаз/бакыр композитларының төрле әзерләү ысулларын, процессларын һәм үзлекләрен чагыштыру
| Параметр | Порошок металлургиясе | Вакуумлы кайнар пресслау | Очкын плазмасын синтезлау (SPS) | Югары басымлы югары температура (HPHT) | Салкын сиптерү | Эретмә инфильтрациясе |
| Алмаз төре | MBD8 | HFD-D | MBD8 | MBD4 | КПК | MBD8/HHD |
| Матрица | 99,8% Cu порошогы | 99,9% электролит Cu порошогы | 99,9% Cu порошогы | Эретмә/чиста Cu порошогы | Саф Cu порошогы | Саф Cu күпләп/таякча |
| Интерфейсны үзгәртү | – | – | – | B, Ti, Si, Cr, Zr, W, Mo | – | – |
| Кисәкчәләр зурлыгы (мкм) | 100 | 106–125 | 100–400 | 20–200 | 35–200 | 50–400 |
| Күләм өлеше (%) | 20–60 | 40–60 | 35–60 | 60–90 | 20–40 | 60–65 |
| Температура (°C) | 900 | 800–1050 | 880–950 | 1100–1300 | 350 | 1100–1300 |
| Басым (МПа) | 110 | 70 | 40–50 | 8000 | 3 | 1–4 |
| Вакыт (мин) | 60 | 60–180 | 20 | 6–10 | – | 5–30 |
| Чагыштырма тыгызлык (%) | 98.5 | 99.2–99.7 | – | – | – | 99.4–99.7 |
| Эшчәнлек | ||||||
| Оптималь җылылык үткәрүчәнлеге (Вт/(м·К)) | 305 | 536 | 687 | 907 | – | 943 |
Гомуми Dia / Cu составлы техника үз эченә ала:
(1)Порошок металлургиясе
Катнаш алмаз/Cu порошоклары тыгызлана һәм блендерлана. Бу ысул экономияле һәм гади булса да, чикләнгән тыгызлык, бер төрле булмаган микроструктуралар һәм чикләнгән үрнәк үлчәмнәре бирә.
Sүзара бәйләнешле берәмлек
(1)Югары басымлы югары температура (HPHT)
Күп санлы пресслар кулланып, эретелгән Cu экстремаль шартларда алмаз рәшәткәләренә үтеп керә, тыгыз композитлар җитештерә. Ләкин HPHT кыйммәтле калыплар таләп итә һәм зур күләмле җитештерү өчен яраксыз.
Cумбак прессы
(1)Эретмә инфильтрациясе
Эретелгән мис басым ярдәмендә яки капилляр ярдәмендә инфильтрация аша алмаз преформаларына үтеп керә. Нәтиҗәдә барлыкка килгән композитлар >446 Вт/(м·К) җылылык үткәрүчәнлегенә ирешә.
(2)Очкын плазмасын синтезлау (SPS)
Импульслы ток катнаш порошокларны басым астында тиз арада эретә. Нәтиҗәле булса да, SPS күрсәткечләре > 65 күләм% булганда начарлана.
Разрядлы плазмалы синтезлау системасының схемасы
(5) Салкын сиптерү
Порошоклар тизләтелә һәм субстратларга урнаштырыла. Бу яңа ысул өслекнең эшкәртүен контрольдә тоту һәм җылылык сыйфатын тикшерүдә кыенлыклар белән очраша.
03 Интерфейсны үзгәртү
Композит материаллар әзерләү өчен, компонентлар арасындагы үзара дымлану композит процессы өчен кирәкле алшарт һәм интерфейс структурасына һәм интерфейс бәйләнеше халәтенә тәэсир итүче мөһим фактор булып тора. Алмаз һәм мыс арасындагы интерфейста дымланмау халәте интерфейсның бик югары термик каршылыгына китерә. Шуңа күрә, төрле техник чаралар ярдәмендә икесе арасындагы интерфейста модификация тикшеренүләре үткәрү бик мөһим. Хәзерге вакытта алмаз һәм мыс матрицасы арасындагы интерфейс проблемасын яхшырту өчен, нигездә, ике ысул бар: (1) Алмазның өслеген модификацияләү; (2) Бакыр матрицасын эретмә белән эшкәртү.
Модификация схемасы: (а) Алмаз өслегенә турыдан-туры каплау; (б) Матрицалы легальләштерү
(1) Алмазның өслеген үзгәртү
Арматура фазасының өслек катламына Mo, Ti, W һәм Cr кебек актив элементларны каплау алмазның өслек үзенчәлекләрен яхшырта ала, шуның белән аның җылылык үткәрүчәнлеген арттыра ала. Пломбадалау югарыдагы элементларга алмаз порошогы өслегендәге углерод белән реакциягә кереп, карбид күчеш катламы барлыкка китерергә мөмкинлек бирә. Бу алмаз һәм металл нигез арасындагы дымлану халәтен оптимальләштерә, һәм каплау алмаз структурасының югары температурада үзгәрүенә комачаулый ала.
(2) Бакыр матрицасын эретмә белән кушу
Материалларны композит эшкәртү алдыннан, металлик бакырда алдан эретмә эшкәртү үткәрелә, бу гадәттә югары җылылык үткәрүчәнлеге булган композит материаллар алырга мөмкинлек бирә. Бакыр матрицасындагы актив элементларны легирлау алмаз һәм бакыр арасындагы дымлану почмагын нәтиҗәле рәвештә киметеп кенә калмый, ә реакциядән соң алмаз/Cu чигендә бакыр матрицасында каты эри торган карбид катламын да барлыкка китерә. Шулай итеп, материал чигендәге күпчелек бушлыклар үзгәртелә һәм тутырыла, шуның белән җылылык үткәрүчәнлеге яхшыра.
04 Йомгак
Гадәти төрү материаллары алдынгы чиплардан чыккан җылылыкны контрольдә тотуда җитешсезлекләр кичерә. Көйләнә торган CTE һәм югары җылылык үткәрүчәнлеге булган Dia/Cu композитлары киләсе буын электроникасы өчен үзгәртеп кору чарасы булып тора.
Сәнәгать һәм сәүдәне берләштергән югары технологияле предприятие буларак, XKH алмаз/бакыр композитларын һәм SiC/Al һәм Gr/Cu кебек югары нәтиҗәле металл матрица композитларын тикшерү, эшләү һәм җитештерүгә игътибар итә, электрон төргәкләү, энергетика модульләре һәм аэрокосмик өлкәләр өчен 900 Вт/(м·К) тан артык җылылык үткәрүчәнлеге белән инновацион җылылык белән идарә итү чишелешләрен тәкъдим итә.
XXKH'Алмаз бакыр белән капланган ламинат композит материалы:
Бастырылган вакыты: 2025 елның 12 мае