Mchanganyiko wa Almasi/Shaba – Jambo Kubwa Linalofuata!

Tangu miaka ya 1980, msongamano wa ujumuishaji wa saketi za kielektroniki umekuwa ukiongezeka kwa kiwango cha kila mwaka cha 1.5× au zaidi. Ujumuishaji wa juu husababisha msongamano mkubwa wa mkondo na uzalishaji wa joto wakati wa operesheni.Ikiwa haitatoweka kwa ufanisi, joto hili linaweza kusababisha hitilafu ya joto na kupunguza muda wa matumizi wa vipengele vya kielektroniki.

Ili kukidhi mahitaji yanayoongezeka ya usimamizi wa joto, vifaa vya kielektroniki vya hali ya juu vyenye upitishaji bora wa joto vinafanyiwa utafiti na kuboreshwa kwa kina.

Nyenzo mchanganyiko ya almasi/shaba

01 Almasi na Shaba

Vifaa vya kawaida vya kufungashia ni pamoja na kauri, plastiki, metali, na aloi zake. Kauri kama BeO na AlN huonyesha semikondukteria zinazolingana na CTE, uthabiti mzuri wa kemikali, na upitishaji joto wa wastani. Hata hivyo, usindikaji wao tata, gharama kubwa (hasa BeO yenye sumu), na udhaifu hupunguza matumizi. Ufungashaji wa plastiki hutoa gharama ya chini, uzito mwepesi, na insulation lakini unakabiliwa na upitishaji joto duni na kutokuwa na utulivu wa halijoto ya juu. Metali safi (Cu, Ag, Al) zina upitishaji joto wa juu lakini CTE nyingi, huku aloi (Cu-W, Cu-Mo) zikiathiri utendaji wa halijoto. Hivyo, vifaa vipya vya kufungashia vinavyosawazisha upitishaji joto wa juu na CTE bora vinahitajika haraka.

Almasi, nyenzo asilia inayojulikana kwa ugumu zaidi (Mohs 10), pia ina sifa ya kipekeeupitishaji joto (200–2200 W/(m·K)).

Poda ndogo ya almasi

Shaba, na upitishaji joto/umeme wa hali ya juu (401 W/(m·K)), unyumbufu, na ufanisi wa gharama, hutumika sana katika ICs.

Kuchanganya sifa hizi,almasi/shaba (Dia/Cu) composites—huku Cu ikiwa matrix na almasi ikiwa uimarishaji—zinaibuka kama nyenzo za usimamizi wa joto za kizazi kijacho.

02 Mbinu za Uundaji Muhimu

Njia za kawaida za kuandaa almasi/shaba ni pamoja na: madini ya unga, njia ya joto la juu na shinikizo la juu, njia ya kuzamisha kuyeyuka, njia ya kutoa plasma, njia ya kunyunyizia kwa baridi, n.k.

Ulinganisho wa mbinu tofauti za maandalizi, michakato na sifa za mchanganyiko wa almasi/shaba wa ukubwa wa chembe moja

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

(1)Umeme wa Poda
Poda mchanganyiko wa almasi/Cu hugandamizwa na kuchomwa. Ingawa ni ya gharama nafuu na rahisi, njia hii hutoa msongamano mdogo, miundo midogo isiyo sawa, na vipimo vya sampuli vilivyopunguzwa.

Skitengo cha kuingiliana

(1)Joto la Juu la Shinikizo la Juu (HPHT)
Kwa kutumia mashine za kusukuma zenye vinu vingi, Cu iliyoyeyushwa huingia kwenye latiti za almasi chini ya hali mbaya sana, na kutoa mchanganyiko mnene. Hata hivyo, HPHT inahitaji ukungu wa gharama kubwa na haifai kwa uzalishaji mkubwa.

Cshinikizo la ubic

(1)Kuyeyuka kwa Uingizaji
Cu iliyoyeyuka hupenya kwenye almasi zilizotangulia kupitia upenyezaji unaosaidiwa na shinikizo au unaoendeshwa na kapilari. Mchanganyiko unaotokana hufikia upitishaji joto wa >446 W/(m·K).

(2)Kuchoma Plasma kwa Cheche (SPS)
Mkondo wa mapigo huchuja kwa kasi poda mchanganyiko chini ya shinikizo. Ingawa ufanisi, utendaji wa SPS hupungua kwa vipande vya almasi >65 vol%.

Mchoro wa kimfumo wa mfumo wa kutokwa kwa plasma

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

03 Marekebisho ya Kiolesura

Kwa ajili ya utayarishaji wa vifaa vya mchanganyiko, kuloweshana kwa pande mbili kati ya vipengele ni sharti muhimu kwa mchakato wa mchanganyiko na jambo muhimu linaloathiri muundo wa kiolesura na hali ya kuunganisha kiolesura. Hali ya kutoloweshana kwenye kiolesura kati ya almasi na Cu husababisha upinzani mkubwa wa joto wa kiolesura. Kwa hivyo, ni muhimu sana kufanya utafiti wa marekebisho kwenye kiolesura kati ya hivyo viwili kupitia njia mbalimbali za kiufundi. Kwa sasa, kuna njia mbili kuu za kuboresha tatizo la kiolesura kati ya almasi na matriki ya Cu: (1) Matibabu ya urekebishaji wa uso wa almasi; (2) Matibabu ya uchanganyaji wa matriki ya shaba.

Mchoro wa mpangilio wa marekebisho: (a) Kuchorea moja kwa moja kwenye uso wa almasi; (b) Uunganishaji wa matrix

(1) Marekebisho ya uso wa almasi

Kuweka vipengele hai kama vile Mo, Ti, W na Cr kwenye safu ya uso ya awamu ya kuimarisha kunaweza kuboresha sifa za uso wa almasi, na hivyo kuongeza upitishaji wake wa joto. Kuchuja kunaweza kuwezesha vipengele vilivyo hapo juu kuguswa na kaboni kwenye uso wa unga wa almasi ili kuunda safu ya mpito ya kabidi. Hii huboresha hali ya kulowesha kati ya almasi na msingi wa chuma, na mipako inaweza kuzuia muundo wa almasi kubadilika katika halijoto ya juu.

(2) Uchanganyaji wa matrix ya shaba

Kabla ya usindikaji mchanganyiko wa vifaa, matibabu ya awali ya uchanganyaji hufanywa kwenye shaba ya metali, ambayo inaweza kutoa vifaa mchanganyiko vyenye upitishaji joto wa juu kwa ujumla. Kuweka viambato hai katika matrix ya shaba hakuwezi tu kupunguza kwa ufanisi Pembe ya kulowesha kati ya almasi na shaba, lakini pia kutoa safu ya kabidi ambayo ni myeyuko imara katika matrix ya shaba kwenye kiolesura cha almasi / Cu baada ya mmenyuko. Kwa njia hii, mapengo mengi yaliyopo kwenye kiolesura cha nyenzo hurekebishwa na kujazwa, na hivyo kuboresha upitishaji joto.

04 Hitimisho

Vifaa vya kawaida vya kufungashia haviwezi kudhibiti joto kutoka kwa chipsi za hali ya juu. Mchanganyiko wa Dia/Cu, wenye CTE inayoweza kubadilishwa na upitishaji joto wa hali ya juu sana, unawakilisha suluhisho la mabadiliko kwa vifaa vya elektroniki vya kizazi kijacho.

Kama biashara ya teknolojia ya hali ya juu inayounganisha tasnia na biashara, XKH inazingatia utafiti na maendeleo na uzalishaji wa mchanganyiko wa almasi/shaba na mchanganyiko wa matrix ya chuma yenye utendaji wa hali ya juu kama vile SiC/Al na Gr/Cu, ikitoa suluhisho bunifu za usimamizi wa joto zenye upitishaji wa joto wa zaidi ya 900W/(m·K) kwa nyanja za vifungashio vya kielektroniki, moduli za umeme na anga za juu.

XKH'Nyenzo mchanganyiko ya laminate iliyofunikwa kwa shaba ya almasi: