Аз солҳои 1980 инҷониб, зичии интегратсияи схемаҳои электронӣ бо суръати солона 1,5 × ё тезтар меафзояд. Интегратсияи олӣ ба зичии бештари ҷорӣ ва тавлиди гармӣ ҳангоми кор оварда мерасонад.Агар самаранок пароканда нашавад, ин гармӣ метавонад боиси шикасти гармӣ гардад ва мӯҳлати хизмати ҷузъҳои электрониро коҳиш диҳад.
Барои қонеъ кардани талаботҳои афзояндаи идоракунии гармӣ, маводҳои пешрафтаи бастабандии электронӣ бо гузариши гармии баланд ба таври васеъ таҳқиқ ва оптимизатсия карда мешаванд.
Маводи таркибии алмос/мис
01 Алмос ва мис
Маводҳои бастабандии анъанавӣ сафолҳо, пластикҳо, металлҳо ва хӯлаҳои онҳоро дар бар мегиранд. Керамика ба монанди BeO ва AlN CTE-ҳои мувофиқро ба нимноқилҳо, устувории хуби химиявӣ ва гузаронии гармии мӯътадил нишон медиҳанд. Бо вуҷуди ин, коркарди мураккаби онҳо, арзиши баланд (махсусан BeO заҳролуд) ва осебпазирии онҳо татбиқро маҳдуд мекунанд. Бастаҳои пластикӣ арзиши паст, вазни сабук ва изолятсияро пешниҳод мекунанд, аммо аз гузариши бади гармӣ ва ноустувории ҳарорати баланд азият мекашанд. Металҳои холис (Cu, Ag, Al) дорои қобилияти баланди гармӣ мебошанд, аммо CTE аз ҳад зиёд, дар ҳоле ки хӯлаҳо (Cu-W, Cu-Mo) кори гармиро вайрон мекунанд. Ҳамин тариқ, маводи нави бастабандӣ, ки мувозинатдиҳии гармидиҳии баланд ва CTE-и оптималиро мувозинат мекунанд, зарур аст.
| Мустаҳкамкунӣ | Қобилияти гармидиҳӣ (Вт/(м·К)) | CTE (×10⁻⁶/℃) | Зичии (г/см³) |
| Алмос | 700-2000 | 0,9–1,7 | 3.52 |
| Зарраҳои BeO | 300 | 4.1 | 3.01 |
| Зарраҳои AlN | 150-250 | 2.69 | 3.26 |
| Зарраҳои SiC | 80-200 | 4.0 | 3.21 |
| Зарраҳои B₄C | 29-67 | 4.4 | 2.52 |
| Нахи бор | 40 | ~5.0 | 2.6 |
| Зарраҳои TiC | 40 | 7.4 | 4,92 |
| Зарраҳои Al₂O₃ | 20—40 | 4.4 | 3,98 |
| Мӯйҳои SiC | 32 | 3.4 | – |
| зарраҳои Si₃N₄ | 28 | 1.44 | 3.18 |
| зарраҳои TiB₂ | 25 | 4.6 | 4.5 |
| зарраҳои SiO₂ | 1.4 | <1,0 | 2,65 |
Алмос, сахттарин маводи табиӣ маълум (Mohs 10), инчунин дорои истисноӣгузаронандагии гармидиҳӣ (200–2200 Вт/(м·К)).
Хокаи микроалмос
Мис, бо гузаронандагии баланди гармӣ/барқӣ (401 Вт/(м·К)), тағйирпазирӣ ва самаранокии хароҷот, дар IC васеъ истифода мешавад.
Якҷоя кардани ин хосиятҳо,алмос/мис (Dia/Cu) композитҳо-бо Cu ҳамчун матритса ва алмос ҳамчун арматура - ҳамчун маводи идоракунии гармидиҳии насли оянда пайдо мешаванд.
02 Усулҳои асосии истеҳсол
Усулҳои маъмули тайёр кардани алмос/мис иборатанд аз: металлургияи хока, усули ҳарорати баланд ва фишори баланд, усули обшавии об, усули агломератсияи плазмаи разряд, усули пошидани хунук ва ғайра.
Муқоисаи усулҳои гуногуни омодасозӣ, равандҳо ва хосиятҳои композитҳои алмос/мисии як заррача
| Параметр | Металлургияи хока | пресскунии гармии чангкашак | Spark Plasma Sintering (SPS) | Ҳарорати баланд-фишори баланд (HPHT) | Ҷойгиркунии дорупошии сард | Инфилтратсияи гудохта |
| Навъи алмос | MBD8 | HFD-D | MBD8 | MBD4 | PDA | MBD8/HHD |
| Матритса | 99,8% хокаи Cu | 99,9% хокаи электролитикии Cu | 99,9% хокаи Cu | Хӯлаи/хокаи холии Cu | Хокаи холии Cu | Миқдори пок / асои Cu |
| Тағироти интерфейс | – | – | – | B, Ti, Si, Cr, Zr, W, Mo | – | – |
| Андозаи зарраҳо (мкм) | 100 | 106–125 | 100-400 | 20-200 | 35-200 | 50-400 |
| Фраксияи ҳаҷм (%) | 20—60 | 40-60 | 35-60 | 60-90 | 20—40 | 60-65 |
| Ҳарорат (°C) | 900 | 800-1050 | 880–950 | 1100-1300 | 350 | 1100-1300 |
| Фишор (МПа) | 110 | 70 | 40—50 | 8000 | 3 | 1–4 |
| Вақт (дақ) | 60 | 60–180 | 20 | 6—10 | – | 5-30 |
| Зичии нисбӣ (%) | 98.5 | 99,2–99,7 | – | – | – | 99,4–99,7 |
| Намоиш | ||||||
| Қобилияти оптималии гармидиҳӣ (Вт/(м·К)) | 305 | 536 | 687 | 907 | – | 943 |
Усулҳои маъмули таркибии Dia/Cu иборатанд аз:
(1)Металлургияи хока
Хокаҳои алмоси омехта/Cu фишурда ва синтер карда мешаванд. Гарчанде ки камхарҷ ва содда аст, ин усул зичии маҳдуд, микроструктураи якхела ва андозаҳои маҳдуди намунаро медиҳад.
Sвоҳиди байниҳамдигарӣ
(1)Ҳарорати баланд-фишори баланд (HPHT)
Бо истифода аз прессҳои бисёрқабата Cu гудохта ба торҳои алмос дар шароити шадид ворид шуда, композитҳои зич тавлид мекунад. Аммо, HPHT қолибҳои гаронбаҳоро талаб мекунад ва барои истеҳсоли миқёси калон номувофиқ аст.
Cматбуоти ubic
(1)Инфилтратсияи гудохта
Гудохта Cu preformes алмос тавассути инфилтратсия бо фишор ё капиллярӣ идорашаванда мегузарад. Композитҳои натиҷавӣ ба >446 Вт/(м·К) гармигузаронӣ ноил мешаванд.
(2)Spark Plasma Sintering (SPS)
Ҷараёни импулсӣ хокаҳои омехтаро дар зери фишор зуд ҷаббида мекунад. Ҳарчанд самаранок, иҷрои SPS дар фраксияҳои алмос >65 ҳаҷм паст мешавад.
Диаграммаи схематикии системаи агломератсияи плазмаи разряд
(5) Ҷойгиркунии дорупошии сард
Хокаҳо суръат мегиранд ва ба субстратҳо гузошта мешаванд. Ин усули навзод бо мушкилот дар назорати анҷоми сатҳи рӯизаминӣ ва тасдиқи кори гармӣ рӯ ба рӯ мешавад.
03 Тағйир додани интерфейс
Барои тайёр кардани маводи таркибӣ, намшавии мутақобилаи байни ҷузъҳо як шарти зарурии раванди таркибӣ ва омили муҳимест, ки ба сохтори интерфейс ва ҳолати пайвастшавии интерфейс таъсир мерасонад. Ҳолати намнашаванда дар интерфейси байни алмос ва Cu ба муқовимати гармии хеле баланди интерфейс оварда мерасонад. Аз ин рӯ, гузаронидани тадқиқоти тағирот дар интерфейси байни ин ду тавассути воситаҳои гуногуни техникӣ хеле муҳим аст. Дар айни замон, асосан ду усул барои беҳтар кардани мушкилоти интерфейси байни алмос ва матритсаи Cu вуҷуд дорад: (1) Табобати тағир додани алмос; (2) Табобати хӯлаи матритсаи мис.
Диаграммаи схематикии таѓйирёбанда: (а) ќитъаи бевосита дар сатњи алмос; (б) хӯлаи матритсавӣ
(1) Тағйирдиҳии рӯизаминии алмос
Пӯшидани унсурҳои фаъол аз қабили Mo, Ti, W ва Cr дар қабати сатҳи марҳилаи мустаҳкамкунӣ метавонад хусусиятҳои интерфасиалии алмосро беҳтар кунад ва ба ин васила қобилияти гармидиҳии онро беҳтар кунад. Синтеринг метавонад ба унсурҳои дар боло зикршуда имкон диҳад, ки бо карбон дар рӯи хокаи алмос реаксия карда, қабати гузариши карбидро ташкил кунанд. Ин ҳолати таршавии байни алмос ва пойгоҳи металлиро оптимизатсия мекунад ва рӯйпӯш метавонад аз тағирёбии сохтори алмос дар ҳарорати баланд пешгирӣ кунад.
(2) Хӯлаи матритсаи мис
Пеш аз коркарди таркибии мавод дар миси металлӣ коркарди пешакии хӯлакунӣ гузаронида мешавад, ки метавонад маводи таркибӣ бо гармии баланд гузаронад. Элементҳои фаъоли допинг дар матритсаи мис метавонанд на танҳо кунҷи таршавии байни алмос ва мисро ба таври муассир коҳиш диҳанд, балки инчунин як қабати карбидро тавлид кунанд, ки дар матритсаи мис дар интерфейси алмос/Cu пас аз реаксия сахт ҳалшаванда аст. Бо ин роҳ, аксарияти холигоҳҳои дар интерфейси моддӣ мавҷудбуда тағир ва пур карда мешаванд ва ба ин васила гузариши гармиро беҳтар мекунанд.
04 Хулоса
Маводҳои бастабандии анъанавӣ дар идоракунии гармӣ аз микросхемаҳои пешрафта кӯтоҳанд. Композитҳои Dia/Cu, ки CTE-и танзимшаванда ва гузаронандагии ултрабаланди гармӣ доранд, як ҳалли тағирёбанда барои электроникаи насли оянда мебошанд.
Ҳамчун як корхонаи баландтехнологӣ, ки саноат ва тиҷоратро муттаҳид мекунад, XKH ба таҳқиқот, таҳия ва истеҳсоли композитҳои алмос/мис ва композитҳои матритсаи металлӣ ба монанди SiC/Al ва Gr/Cu тамаркуз мекунад, ки ҳалли инноватсионии идоракунии гармиро бо гузарониши гармии беш аз 900 Вт/(м·К) барои соҳаҳои коркард, модулҳои электронӣ ва бастабандӣ таъмин менамояд.
XKH's Маводи таркибии ламинат бо миси алмос пӯшида:
Вақти фиристодан: май-12-2025