Wiwit taun 1980-an, kapadhetan integrasi sirkuit elektronik saya tambah kanthi tingkat taunan 1,5 × utawa luwih cepet. Integrasi sing luwih dhuwur ndadékaké kapadhetan saiki lan panas sing luwih gedhé sajrone operasi.Yen ora dibubarake kanthi efisien, panas iki bisa nyebabake kegagalan termal lan nyuda umur komponen elektronik.
Kanggo nyukupi panjaluk manajemen termal sing saya mundhak, bahan kemasan elektronik canggih kanthi konduktivitas termal sing unggul lagi diteliti lan dioptimalake.
Bahan komposit berlian/tembaga
01 Inten lan Tembaga
Bahan kemasan tradisional kalebu keramik, plastik, logam, lan paduane. Keramik kaya BeO lan AlN nuduhake semikonduktor sing cocog karo CTE, stabilitas kimia sing apik, lan konduktivitas termal moderat. Nanging, pangolahan rumit, biaya dhuwur (utamane BeO beracun), lan aplikasi watesan brittleness. Kemasan plastik nawakake biaya sing murah, bobot entheng, lan insulasi nanging ngalami konduktivitas termal sing kurang lan ora stabil ing suhu dhuwur. Logam murni (Cu, Ag, Al) nduweni konduktivitas termal sing dhuwur nanging CTE sing berlebihan, dene paduan (Cu-W, Cu-Mo) kompromi kinerja termal. Mangkono, bahan kemasan novel sing ngimbangi konduktivitas termal sing dhuwur lan CTE optimal dibutuhake kanthi cepet.
| Pengukuhan | 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 |
| SiC kumis | 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 alam paling angel dikenal (Mohs 10), uga nduweni ngédapkonduktivitas termal (200–2200 W/(m·K)).
Diamond micro-wêdakakêna
Tembaga, karo konduktivitas termal/listrik dhuwur (401 W/(m·K)), daktilitas, lan efisiensi biaya, akeh digunakake ing IC.
Gabungan 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 Kunci
Cara umum kanggo nyiapake berlian / tembaga kalebu: metalurgi bubuk, metode suhu lan tekanan dhuwur, metode celup cair, metode sintering plasma discharge, metode nyemprotake adhem, lsp.
Perbandingan metode persiapan, proses lan sifat komposit inten / tembaga ukuran partikel siji
| Paramèter | Metalurgi bubuk | Vakum Panas-Pencet | Sintering Plasma Spark (SPS) | Tekanan Dhuwur Suhu (HPHT) | Deposisi Semprotan Dingin | Leleh Infiltrasi |
| Tipe Diamond | MBD8 | HFD-D | MBD8 | MBD4 | PDA | MBD8/HDD |
| Matriks | 99,8% Cu wêdakakêna | 99,9% bubuk Cu elektrolit | 99,9% Cu wêdakakêna | Paduan / bubuk Cu murni | bubuk Cu murni | Pure Cu akeh / rod |
| 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 (min) | 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
Campuran inten / bubuk Cu dipadhetke lan disinter. Nalika biaya-efektif lan prasaja, cara iki ngasilake kapadhetan winates, struktur mikro sing ora homogen, lan ukuran sampel sing diwatesi.
Sunit intering
(1)Tekanan Dhuwur Suhu (HPHT)
Nggunakake penet multi-anvil, Cu molten nyusup kisi berlian ing kahanan sing ekstrem, ngasilake komposit sing padhet. Nanging, HPHT mbutuhake cetakan sing larang lan ora cocog kanggo produksi skala gedhe.
Cubic press
(1)Leleh Infiltrasi
Molten Cu permeates inten preforms liwat meksa-dibantu utawa infiltrasi kapiler-driven. Komposit sing diasilake entuk > 446 W / (m·K) konduktivitas termal.
(2)Sintering Plasma Spark (SPS)
Arus pulsa kanthi cepet sinter bubuk campuran ing tekanan. Sanajan efisien, kinerja SPS mudhun ing pecahan berlian> 65 vol%.
Diagram skematis sistem sintering plasma discharge
(5) Dingin Semprotan Deposition
Wêdakakêna digawe cepet lan disimpen ing substrat. Cara anyar iki ngadhepi tantangan ing kontrol Rampung permukaan lan validasi kinerja termal.
03 Modifikasi Antarmuka
Kanggo nyiapake bahan komposit, wetting bebarengan antarane komponen minangka prasyarat sing dibutuhake kanggo proses komposit lan faktor penting sing mengaruhi struktur antarmuka lan negara ikatan antarmuka. Kondisi non-wetting ing antarmuka antarane mirah lan Cu ndadékaké menyang antarmuka dhuwur banget resistance termal. Mula, penting banget kanggo nindakake riset modifikasi babagan antarmuka antarane loro kasebut liwat macem-macem cara teknis. Ing saiki, ana utamané rong cara kanggo nambah masalah antarmuka antarane mirah lan Cu matriks: (1) lumahing modifikasi perawatan saka mirah; (2) Alloying perawatan saka matriks tembaga.
Diagram skematik modifikasi: (a) Pelapisan langsung ing permukaan berlian; (b) Paduan matriks
(1) Modifikasi lumahing inten
Plating unsur aktif kayata Mo, Ti, W lan Cr ing lapisan lumahing phase reinforcing bisa nambah karakteristik antarmuka saka mirah, mangkono nambah konduktivitas termal sawijining. Sintering bisa ngaktifake unsur ing ndhuwur kanggo reaksi karo karbon ing lumahing wêdakakêna berlian kanggo mbentuk lapisan transisi karbida. Iki ngoptimalake negara wetting antarane mirah lan basa logam, lan lapisan bisa nyegah struktur mirah saka owah-owahan ing suhu dhuwur.
(2) Paduan matriks tembaga
Sadurunge pangolahan bahan komposit, perawatan pre-alloying ditindakake ing tembaga metalik, sing bisa ngasilake bahan komposit kanthi konduktivitas termal sing umume dhuwur. Doping unsur aktif ing matriks tembaga ora mung bisa èfèktif nyuda Angle wetting antarane mirah lan tembaga, nanging uga generate lapisan carbide sing ngalangi larut ing matriks tembaga ing mirah / antarmuka Cu sawise reaksi. Kanthi cara iki, sebagian besar kesenjangan sing ana ing antarmuka materi diowahi lan diisi, saéngga nambah konduktivitas termal.
04 Kesimpulan
Bahan kemasan konvensional kurang nalika ngatur panas saka chip canggih. Komposit Dia / Cu, kanthi CTE sing tunable lan konduktivitas termal ultrahigh, minangka solusi transformatif kanggo elektronik generasi sabanjure.
Minangka perusahaan teknologi dhuwur sing nggabungake industri lan perdagangan, XKH fokus ing riset lan pangembangan lan produksi komposit berlian / tembaga lan komposit matriks logam kinerja dhuwur 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 a.
XKH's Bahan komposit laminate berlapis tembaga berlian:
Wektu kirim: Mei-12-2025