Wiwit taun 1980-an, kapadhetan integrasi sirkuit elektronik wis mundhak kanthi tingkat tahunan 1,5× utawa luwih cepet. Integrasi sing luwih dhuwur ndadékaké kapadhetan arus lan generasi panas sing luwih gedhe sajrone operasi.Yen ora dibuwang kanthi efisien, panas iki bisa nyebabake kegagalan termal lan nyuda umur komponen elektronik.
Kanggo nyukupi panjaluk manajemen termal sing saya tambah, bahan kemasan elektronik canggih kanthi konduktivitas termal sing unggul lagi diteliti lan dioptimalake kanthi ekstensif.
Bahan komposit berlian/tembaga
01 Berlian lan Tembaga
Bahan kemasan tradisional kalebu keramik, plastik, logam, lan paduane. Keramik kaya BeO2 lan AlN nduweni CTE sing cocog karo semikonduktor, stabilitas kimia sing apik, lan konduktivitas termal sing moderat. Nanging, pangolahan sing rumit, biaya sing dhuwur (utamane BeO2 beracun), lan kerapuhan mbatesi aplikasi. Kemasan plastik nawakake biaya sing murah, bobot sing entheng, lan insulasi nanging nduweni konduktivitas termal sing kurang apik lan ketidakstabilan suhu sing dhuwur. Logam murni (Cu, Ag, Al) nduweni konduktivitas termal sing dhuwur nanging CTE sing berlebihan, dene paduan (Cu-W, Cu-Mo) ngganggu kinerja termal. Dadi, bahan kemasan anyar sing nyeimbangake konduktivitas termal sing dhuwur lan CTE sing optimal dibutuhake banget.
| Penguatan | Konduktivitas Termal (W/(m·K)) | CTE (×10⁻⁶/℃) | Kapadhetan (g/cm³) |
| Inten | 700–2000 | 0.9–1.7 | 3.52 |
| Partikel BeO | 300 | 4.1 | 3.01 |
| Partikel AlN | 150–250 | 2.69 | 3.26 |
| Partikel SiC | 80–200 | 4.0 | 3.21 |
| Partikel B₄C | 29–67 | 4.4 | 2.52 |
| Serat boron | 40 | ~5.0 | 2.6 |
| Partikel TiC | 40 | 7.4 | 4.92 |
| Partikel Al₂O₃ | 20–40 | 4.4 | 3.98 |
| Kumis SiC | 32 | 3.4 | – |
| Partikel Si₃N₄ | 28 | 1.44 | 3.18 |
| Partikel TiB₂ | 25 | 4.6 | 4.5 |
| Partikel SiO₂ | 1.4 | <1.0 | 2.65 |
Inten, bahan alami sing paling atos sing dikenal (Mohs 10), uga nduweni sifat sing luar biasakonduktivitas termal (200–2200 W/(m·K)).
Bubuk mikro berlian
Tembaga, karo konduktivitas termal/listrik sing dhuwur (401 W/(m·K)), daktilitas, lan efisiensi biaya, digunakake sacara wiyar ing IC.
Nggabungake sifat-sifat kasebut,inten / tembaga (Dia / Cu) komposit—kanthi Cu minangka matriks lan berlian minangka tulangan—muncul minangka bahan manajemen termal generasi sabanjure.
02 Metode Fabrikasi Utama
Cara umum kanggo nyiyapake inten/tembaga kalebu: metalurgi bubuk, cara suhu dhuwur lan tekanan dhuwur, cara perendaman leleh, cara sintering plasma debit, cara penyemprotan adhem, lan liya-liyane.
Perbandingan macem-macem cara persiapan, proses, lan sifat komposit berlian/tembaga ukuran partikel tunggal
| Parameter | Metalurgi Bubuk | Pengepresan Panas Vakum | Sintering Plasma Spark (SPS) | Tekanan Dhuwur Suhu Dhuwur (HPHT) | Deposisi Semprotan Adhem | Infiltrasi Leleh |
| Tipe Berlian | MBD8 | HFD-D | MBD8 | MBD4 | PDA | MBD8/HHD |
| Matriks | Bubuk Cu 99,8% | Bubuk Cu elektrolit 99,9% | Bubuk Cu 99,9% | Paduan/bubuk Cu murni | Bubuk Cu murni | Cu murni curah/batang |
| Modifikasi Antarmuka | – | – | – | B, Ti, Si, Cr, Zr, W, Mo | – | – |
| Ukuran Partikel (μm) | 100 | 106–125 | 100–400 | 20–200 | 35–200 | 50–400 |
| Fraksi Volume (%) | 20–60 | 40–60 | 35–60 | 60–90 | 20–40 | 60–65 |
| Suhu (°C) | 900 | 800–1050 | 880–950 | 1100–1300 | 350 | 1100–1300 |
| Tekanan (MPa) | 110 | 70 | 40–50 | 8000 | 3 | 1–4 |
| Wektu (menit) | 60 | 60–180 | 20 | 6–10 | – | 5–30 |
| Kapadhetan Relatif (%) | 98.5 | 99.2–99.7 | – | – | – | 99.4–99.7 |
| Kinerja | ||||||
| Konduktivitas Termal Optimal (W/(m·K)) | 305 | 536 | 687 | 907 | – | 943 |
Teknik komposit Dia/Cu umum kalebu:
(1)Metalurgi Bubuk
Bubuk inten/Cu campuran dipadhetke lan disinter. Sanajan hemat biaya lan prasaja, metode iki ngasilake kapadhetan sing winates, mikrostruktur sing ora homogen, lan dimensi sampel sing winates.
Sunit intern
(1)Tekanan Dhuwur Suhu Dhuwur (HPHT)
Nggunakake mesin pres multi-landasan, Cu cair nyusup menyang kisi-kisi berlian ing kahanan ekstrem, ngasilake komposit sing padhet. Nanging, HPHT mbutuhake cetakan sing larang lan ora cocog kanggo produksi skala gedhe.
Cpers ubic
(1)Infiltrasi Leleh
Cu cair nembus inten liwat infiltrasi sing dibantu tekanan utawa kapiler. Komposit sing diasilake entuk konduktivitas termal >446 W/(m·K).
(2)Sintering Plasma Spark (SPS)
Arus pulsa kanthi cepet nyinter bubuk campuran ing tekanan. Sanajan efisien, kinerja SPS mudhun ing fraksi berlian >65 vol%.
Diagram skematis sistem sintering plasma discharge
(5) Deposisi Semprotan Adhem
Bubuk diakselerasi lan diendapkan ing substrat. Metode anyar iki ngadhepi tantangan ing kontrol lapisan permukaan lan validasi kinerja termal.
03 Modifikasi Antarmuka
Kanggo nyiapake bahan komposit, pembasahan timbal balik antarane komponen minangka prasyarat sing dibutuhake kanggo proses komposit lan faktor penting sing mengaruhi struktur antarmuka lan kahanan ikatan antarmuka. Kondisi non-pembasahan ing antarmuka antarane berlian lan Cu nyebabake resistensi termal antarmuka sing dhuwur banget. Mulane, penting banget kanggo nindakake riset modifikasi antarmuka antarane loro kasebut liwat macem-macem cara teknis. Saiki, ana rong cara utama kanggo nambah masalah antarmuka antarane berlian lan matriks Cu: (1) Perawatan modifikasi permukaan berlian; (2) Perawatan paduan matriks tembaga.
Diagram skematik modifikasi: (a) Pelapisan langsung ing permukaan berlian; (b) Paduan matriks
(1) Modifikasi lumahing berlian
Pelapisan unsur aktif kaya ta Mo, Ti, W lan Cr ing lapisan permukaan fase penguat bisa ningkatake karakteristik antarmuka berlian, saengga ningkatake konduktivitas termal. Sintering bisa ngaktifake unsur-unsur ing ndhuwur kanggo reaksi karo karbon ing permukaan bubuk berlian kanggo mbentuk lapisan transisi karbida. Iki ngoptimalake kahanan pembasahan antarane berlian lan basis logam, lan lapisan kasebut bisa nyegah struktur berlian owah ing suhu dhuwur.
(2) Paduan matriks tembaga
Sadurunge pangolahan komposit bahan, perawatan pra-paduan ditindakake ing tembaga logam, sing bisa ngasilake bahan komposit kanthi konduktivitas termal sing umume dhuwur. Doping unsur aktif ing matriks tembaga ora mung bisa nyuda Sudut pembasahan antarane berlian lan tembaga kanthi efektif, nanging uga ngasilake lapisan karbida sing padat lan larut ing matriks tembaga ing antarmuka berlian / Cu sawise reaksi. Kanthi cara iki, sebagian besar celah sing ana ing antarmuka bahan diowahi lan diisi, saengga nambah konduktivitas termal.
04 Dudutan
Bahan kemasan konvensional kurang bisa ngatur panas saka chip canggih. Komposit Dia/Cu, kanthi CTE sing bisa diatur lan konduktivitas termal sing dhuwur banget, minangka solusi transformatif kanggo elektronik generasi sabanjure.
Minangka perusahaan teknologi tinggi sing nggabungake industri lan perdagangan, XKH fokus ing riset, pangembangan, lan produksi komposit berlian/tembaga lan komposit matriks logam kinerja tinggi kayata SiC/Al lan Gr/Cu, nyedhiyakake solusi manajemen termal inovatif kanthi konduktivitas termal luwih saka 900W/(m·K) kanggo bidang kemasan elektronik, modul daya, lan aerospace.
XKH'Bahan komposit laminasi berlapis tembaga berlian:
Wektu kiriman: 12 Mei 2025