1980-nji ýyllardan bäri elektron zynjyrlaryň integrasiýa dykyzlygy ýyllyk 1,5 esse ýa-da has çalt artýar. Ýokary integrasiýa iş wagtynda tok dykyzlygynyň we ýylylygyň köpelmegine getirýär.Eger netijeli ýaýradylmasa, bu ýylylyk termal näsazlyga sebäp bolup we elektron bölekleriň ömrüni azaldyp biler.
Barha artýan ýylylyk dolandyryş talaplaryny kanagatlandyrmak üçin, ýokary ýylylyk geçirijiligine eýe bolan öňdebaryjy elektron gaplama materiallary giňden öwrenilýär we optimizirlenýär.
Almaz/mis kompozit material
01 Almaz we Mis
Adaty gaplama materiallaryna keramika, plastmassa, metallar we olaryň garyndylary girýär. BeO we AlN ýaly keramika ýarymgeçirijilere laýyk gelýän CTE-leri, gowy himiki durnuklylygy we ortaça ýylylyk geçirijiligini görkezýär. Şeýle-de bolsa, olaryň çylşyrymly işlenilişi, ýokary bahasy (esasanam zäherli BeO) we döwülme derejesi ulanylyşyny çäklendirýär. Plastik gaplama arzan baha, ýeňil agram we izolýasiýa hödürleýär, ýöne ýaramaz ýylylyk geçirijiligi we ýokary temperatura durnuksyzlygyndan ejir çekýär. Arassa metallar (Cu, Ag, Al) ýokary ýylylyk geçirijiligine eýedir, ýöne artykmaç CTE-e eýedir, garyndylar bolsa (Cu-W, Cu-Mo) ýylylyk öndürijiligine zyýan ýetirýär. Şeýlelik bilen, ýokary ýylylyk geçirijiligini we optimal CTE-ni deňleşdirýän täze gaplama materiallary gyssagly zerurlyk döredýär.
| Güýçlendirme | Ýylylyk geçirijiligi (W/(m·K)) | CTE (×10⁻⁶/℃) | Dykyzlyk (g/sm³) |
| Almaz | 700–2000 | 0.9–1.7 | 3.52 |
| BeO bölejikleri | 300 | 4.1 | 3.01 |
| AlN bölejikleri | 150–250 | 2.69 | 3.26 |
| SiC bölejikleri | 80–200 | 4.0 | 3.21 |
| B₄C bölejikleri | 29–67 | 4.4 | 2.52 |
| Bor süýümi | 40 | ~5.0 | 2.6 |
| TiC bölejikleri | 40 | 7.4 | 4.92 |
| Al₂O₃ bölejikleri | 20–40 | 4.4 | 3.98 |
| SiC murtlary | 32 | 3.4 | – |
| Si₃N₄ bölejikleri | 28 | 1.44 | 3.18 |
| TiB₂ bölejikleri | 25 | 4.6 | 4.5 |
| SiO₂ bölejikleri | 1.4 | <1.0 | 2.65 |
Almaz, iň berk tebigy material (Mohs 10), şeýle hem ajaýyp häsiýetlere eýedirýylylyk geçirijiligi (200–2200 W/(m·K)).
Almaz mikro-poroşok
Mis, bilen ýokary ýylylyk/elektrik geçirijiligi (401 W/(m·K)), çeýelik we çykdajy netijeliligi, IC-lerde giňden ulanylýar.
Bu häsiýetleri birleşdirip,göwher / mis (Dia / Cu) kompozitleri—Cu matrisa we almaz armatura hökmünde ulanylyp, täze nesil ýylylyk dolandyryş materiallary hökmünde peýda bolýar.
02 Esasy önümçilik usullary
Almaz/mis taýýarlamagyň umumy usullary: poroşok metallurgiýasy, ýokary temperatura we ýokary basyş usuly, ereme çümdürme usuly, boşaltma plazma sinterleme usuly, sowuk püskürme usuly we ş.m.
Bir bölejikli almaz/mis kompozitleriniň dürli taýýarlanyş usullarynyň, prosesleriniň we häsiýetleriniň deňeşdirilmegi
| Parametr | Toz metallurgiýa | Wakuumly gyzgyn presleme | Spark Plazma Sinterleme (SPS) | Ýokary basyşly ýokary temperatura (HPHT) | Sowuk Spreý Çökündisi | Erime infiltrasiýasy |
| Almaz görnüşi | MBD8 | HFD-D | MBD8 | MBD4 | PDA | MBD8/HHD |
| Matrisa | 99.8% Cu poroşogy | 99.9% elektrolitik Cu poroşogy | 99.9% Cu poroşogy | Ergin/arassa Cu poroşogy | Arassa Cu poroşogy | Arassa Cu köpçülikleýin/taýak |
| Interfeýs modifikasiýalary | – | – | – | B, Ti, Si, Cr, Zr, W, Mo | – | – |
| Bölejikleriň ululygy (μm) | 100 | 106–125 | 100–400 | 20–200 | 35–200 | 50–400 |
| Göwrüm bölegi (%) | 20–60 | 40–60 | 35–60 | 60–90 | 20–40 | 60–65 |
| Temperatura (°C) | 900 | 800–1050 | 880–950 | 1100–1300 | 350 | 1100–1300 |
| Basym (MPa) | 110 | 70 | 40–50 | 8000 | 3 | 1–4 |
| Wagt (min) | 60 | 60–180 | 20 | 6–10 | – | 5–30 |
| Deňeşdiriji dykyzlyk (%) | 98.5 | 99.2–99.7 | – | – | – | 99.4–99.7 |
| Öndürijilik | ||||||
| Optimal ýylylyk geçirijiligi (W/(m·K)) | 305 | 536 | 687 | 907 | – | 943 |
Umumy Dia / Cu birleşme usullary şulary öz içine alýar:
(1)Toz metallurgiýa
Almaz/Cu garyşyk poroşoklary dykyzlaşdyrylýar we sinterlenýär. Bu usul tygşytly we ýönekeý bolsa-da, çäkli dykyzlygy, birmeňzeş däl mikrostrukturalary we çäkli nusga ölçeglerini berýär.
Sözara gatnaşykly birlik
(1)Ýokary basyşly ýokary temperatura (HPHT)
Köp sanly örsükli presleri ulanyp, erän cu ekstremal şertlerde almaz torlaryna siňip, dykyz kompozitleri öndürýär. Şeýle-de bolsa, HPHT gymmat galyplary talap edýär we uly möçberli önümçilik üçin ýaramsyzdyr.
Cubik press
(1)Erime infiltrasiýasy
Eriýän Cu basyş kömegi bilen ýa-da kapillýar arkaly infiltrasiýa arkaly almaz preformlaryna siňýär. Netijede kompozitler >446 W/(m·K) ýylylyk geçirijiligini gazanýar.
(2)Spark Plazma Sinterleme (SPS)
Impulsly tok garyşyk poroşoklary basyş astynda çalt sinterleýär. Netijeli bolsa-da, SPS-iň öndürijiligi almaz fraksiýalarynyň >65 göwrüm% -inde pese gaçýar.
Boşaldyş plazma sinterleme ulgamynyň shematiki diagrammasy
(5) Sowuk püskürtme çökündisi
Tozlar tizleşdirilip, substratlara ýerleşdirilýär. Bu täze usul ýüzleýiň işleýşini gözegçilikde saklamakda we termal netijeliligi barlamakda kynçylyklara duçar bolýar.
03 Interfeýs modifikasiýalary
Kompozit materiallary taýýarlamak üçin, komponentleriň arasyndaky özara çyglylyk kompozit prosesi üçin zerur şert we serhet gurluşyna we serhet baglanyş ýagdaýyna täsir edýän möhüm faktordyr. Almaz bilen Cu arasyndaky serhetde çyglylyk bolmazlyk şerti serhetiň örän ýokary termal garşylygyna getirýär. Şonuň üçin dürli tehniki serişdeler arkaly ikisiniň arasyndaky serhetde modifikasiýa barlaglaryny geçirmek örän möhümdir. Häzirki wagtda almaz bilen Cu matrisasynyň arasyndaky serhet meselesini gowulandyrmak üçin esasan iki usul bar: (1) Almazyň ýüzüni modifikasiýa etmek; (2) Mis matrisasynyň legirleme bilen işlenilmegi.
Üýtgetme shematik diagrammasy: (a) Almazyň ýüzüne gönüden-göni örtük; (b) Matrisa legirlemesi
(1) Almazyň ýüzüniň üýtgedilmegi
Armaturlaşdyryjy fazanyň ýüz gatlagyna Mo, Ti, W we Cr ýaly işjeň elementleri örtmek almazyň ýüz aýratynlyklaryny gowulandyryp, şonuň bilen onuň ýylylyk geçirijiligini ýokarlandyryp biler. Sinterleme ýokardaky elementleriň almaz poroşogynyň ýüzündäki uglerod bilen reaksiýa girip, karbid geçiş gatlagyny emele getirmegine mümkinçilik berip biler. Bu almaz bilen metal binýadyň arasyndaky çyglylyk ýagdaýyny optimizirleýär we örtmek almazyň gurluşynyň ýokary temperaturada üýtgemeginiň öňüni alyp biler.
(2) Mis matrisasynyň lehimlenmegi
Materiallaryň kompozit işlenişinden öň, metal misde öňünden lehimleme işlenişi geçirilýär, bu bolsa, umuman, ýokary ýylylyk geçirijiligi bolan kompozit materiallary öndürip biler. Mis matrisasyndaky aktiw elementleri lehimlemek diňe bir almaz bilen misiň arasyndaky çyglylyk burçuny netijeli azaltmak bilen çäklenmän, eýsem reaksiýadan soň almaz / Cu serhedinde mis matrisasynda gaty ereýän karbid gatlagyny hem döredip biler. Şeýlelik bilen, material serhedinde bar bolan boşluklaryň köpüsi üýtgedilýär we doldurylýar, şonuň bilen ýylylyk geçirijiligi gowulanýar.
04 Netije
Adaty gaplama materiallary ösen çiplerden çykýan ýylylygy dolandyrmakda ýetmezçilik edýär. Sazlanyp bilýän CTE we örän ýokary ýylylyk geçirijiligi bolan Dia/Cu kompozitleri indiki nesil elektronika üçin özgerdiji çözgüt bolup durýar.
Senagaty we söwdany birleşdirýän ýokary tehnologiýaly kärhana hökmünde XKH almaz/mis kompozitleriniň we SiC/Al we Gr/Cu ýaly ýokary öndürijilikli metal matrisa kompozitleriniň ylmy-barlag işlerine, işlenip düzülmegine we öndürilmegine ünsi jemleýär we elektron gaplama, energiýa modullary we awiakosmos ulgamlary üçin 900W/(m·K)-den ýokary ýylylyk geçirijiligi bolan innowasion ýylylyk dolandyryş çözgütlerini hödürleýär.
XXKH'Almaz mis örtükli laminat kompozit material:
Ýerleşdirilen wagty: 2025-nji ýylyň 12-nji maýy