Mchanganyiko wa Almasi/Shaba - Jambo Kubwa Lijalo!

Tangu miaka ya 1980, wiani wa ujumuishaji wa nyaya za kielektroniki umekuwa ukiongezeka kwa kiwango cha kila mwaka cha 1.5× au haraka zaidi. Ushirikiano wa juu husababisha wiani mkubwa wa sasa na kizazi cha joto wakati wa operesheni.Ikiwa haijatolewa kwa ufanisi, joto hili linaweza kusababisha kushindwa kwa joto na kupunguza muda wa maisha ya vipengele vya elektroniki.

Ili kukidhi mahitaji yanayoongezeka ya usimamizi wa mafuta, nyenzo za hali ya juu za ufungashaji za kielektroniki zilizo na upitishaji wa hali ya juu wa mafuta zinafanyiwa utafiti wa kina na kuboreshwa.

Nyenzo zenye mchanganyiko wa almasi/shaba

01 Almasi na Shaba

Vifaa vya jadi vya ufungaji ni pamoja na keramik, plastiki, metali, na aloi zao. Keramik kama vile BeO na AlN huonyesha CTEs zinazolingana na halvledare, uthabiti mzuri wa kemikali, na upitishaji wa wastani wa mafuta. Hata hivyo, usindikaji wao mgumu, gharama kubwa (hasa sumu ya BeO), na matumizi ya kikomo cha brittleness. Ufungaji wa plastiki hutoa gharama ya chini, uzani mwepesi, na insulation lakini inakabiliwa na upitishaji duni wa mafuta na kuyumba kwa halijoto ya juu. Metali safi (Cu, Ag, Al) zina upitishaji wa juu wa mafuta lakini CTE nyingi kupita kiasi, wakati aloi (Cu-W, Cu-Mo) huhatarisha utendaji wa mafuta. Kwa hivyo, nyenzo za ufungaji za riwaya zinazosawazisha conductivity ya juu ya mafuta na CTE mojawapo zinahitajika haraka.

Diamond, nyenzo asilia ngumu zaidi inayojulikana (Mohs 10), pia ina kipekeeupitishaji wa joto (200–2200 W/(m·K)).

Poda ndogo ya almasi

Shaba, na conductivity ya juu ya mafuta/umeme (401 W/(m·K)), ductility, na ufanisi wa gharama, hutumiwa sana katika ICs.

Kuchanganya mali hizi,almasi/shaba (Dia/Cu) composites— na Cu kama tumbo na almasi kama uimarishaji—zinaibuka kama nyenzo za udhibiti wa mafuta za kizazi kijacho.

02 Mbinu Muhimu za Utengenezaji

Mbinu za kawaida za kuandaa almasi/shaba ni pamoja na: madini ya poda, njia ya joto la juu na shinikizo la juu, njia ya kuzamishwa kwa maji, njia ya kutokwa kwa plasma, njia ya kunyunyizia baridi, nk.

Ulinganisho wa mbinu tofauti za utayarishaji, taratibu na sifa za composites za almasi/shaba zenye ukubwa wa chembe moja

Mbinu za kawaida za mchanganyiko wa Dia/Cu ni pamoja na:

(1)Madini ya unga
Mchanganyiko wa almasi/Cu poda huunganishwa na kuchomwa. Ingawa ni ya gharama nafuu na rahisi, njia hii hutoa msongamano mdogo, miundo midogo isiyofanana, na vipimo vya sampuli vilivyowekewa vikwazo.

Skitengo cha kuingilia

(1)Halijoto ya Juu ya Shinikizo la Juu (HPHT)
Kwa kutumia mashinikizo yenye vifuniko vingi, Cu iliyoyeyuka hupenyeza mialo ya almasi chini ya hali mbaya sana, ikitoa composites zenye. Hata hivyo, HPHT inahitaji molds ghali na haifai kwa uzalishaji wa kiasi kikubwa.

Cvyombo vya habari vya ubic

(1)Kuyeyuka Infiltration
Molten Cu hupenya mageuzi ya almasi kupitia upenyezaji wa kusaidiwa na shinikizo au kapilari. Mchanganyiko unaotokana hufikia >446 W/(m·K) upitishaji wa joto.

(2)Spark Plasma Sintering (SPS)
Pulsed sasa haraka sinters mchanganyiko poda chini ya shinikizo. Ingawa ni bora, utendakazi wa SPS hushuka katika sehemu za almasi > 65 vol%.

Mchoro wa mpangilio wa mfumo wa kutokwa kwa plasma

(5) Uwekaji wa Dawa ya Baridi
Poda huharakishwa na kuwekwa kwenye substrates. Mbinu hii changa inakabiliwa na changamoto katika udhibiti wa uso wa uso na uthibitishaji wa utendaji wa mafuta.

03 Marekebisho ya Kiolesura

Kwa ajili ya maandalizi ya vifaa vya mchanganyiko, wetting kuheshimiana kati ya vipengele ni sharti muhimu kwa ajili ya mchakato Composite na jambo muhimu kuathiri muundo wa interface na hali interface bonding. Hali isiyo ya unyevu kwenye kiolesura kati ya almasi na Cu inaongoza kwenye kiolesura cha juu sana cha upinzani wa joto. Kwa hivyo, ni muhimu sana kufanya utafiti wa marekebisho kwenye kiolesura kati ya hizi mbili kupitia njia mbalimbali za kiufundi. Kwa sasa, kuna mbinu mbili hasa za kuboresha tatizo la kiolesura kati ya almasi na tumbo la Cu: (1) matibabu ya urekebishaji wa uso wa almasi; (2) Aloying matibabu ya tumbo shaba.

Mchoro wa mpangilio wa marekebisho: (a) Uwekaji wa moja kwa moja kwenye uso wa almasi; (b) Aloi ya matrix

(1) Marekebisho ya uso wa almasi

Uwekaji wa vipengele amilifu kama vile Mo, Ti, W na Cr kwenye safu ya uso ya awamu ya kuimarisha kunaweza kuboresha sifa za uso wa almasi, na hivyo kuimarisha uteuzi wake wa mafuta. Sintering inaweza kuwezesha vipengele hapo juu kuguswa na kaboni kwenye uso wa poda ya almasi kuunda safu ya mpito ya CARBIDE. Hii inaboresha hali ya unyevu kati ya almasi na msingi wa chuma, na mipako inaweza kuzuia muundo wa almasi kubadilika kwa joto la juu.

(2) Aloi ya matrix ya shaba

Kabla ya usindikaji wa mchanganyiko wa vifaa, matibabu ya awali ya alloying hufanyika kwenye shaba ya metali, ambayo inaweza kuzalisha vifaa vyenye mchanganyiko na conductivity ya juu ya mafuta kwa ujumla. Doping vipengele amilifu katika tumbo la shaba haviwezi tu kupunguza kwa ufanisi Pembe ya kulowesha kati ya almasi na shaba, lakini pia kuzalisha safu ya CARBIDE ambayo ni thabiti mumunyifu katika tumbo la shaba kwenye kiolesura cha almasi/Cu baada ya majibu. Kwa njia hii, mapungufu mengi yaliyopo kwenye interface ya nyenzo yanarekebishwa na kujazwa, na hivyo kuboresha conductivity ya mafuta.

04 Hitimisho

Nyenzo za kawaida za ufungashaji hazipunguki katika kudhibiti joto kutoka kwa chips za hali ya juu. Michanganyiko ya Dia/Cu, iliyo na CTE inayoweza kusomeka na upitishaji joto wa hali ya juu, huwakilisha suluhisho la mageuzi kwa kizazi kijacho cha vifaa vya elektroniki.

Kama biashara ya teknolojia ya juu inayounganisha tasnia na biashara, XKH inaangazia utafiti na ukuzaji na utengenezaji wa composites za almasi/shaba na composites za chuma zenye utendaji wa juu kama vile SiC/Al na Gr/Cu, kutoa suluhu za kiubunifu za usimamizi wa mafuta na upitishaji joto wa zaidi ya 900W/(m·K) kwa nyuga, moduli ya angani ya anga na kifurushi cha kielektroniki.

XKH'Nyenzo zenye mchanganyiko wa laminate iliyofunikwa na shaba ya almasi: