የአልማዝ/የመዳብ ውህዶች - ቀጣዩ ትልቅ ነገር!

ከ1980ዎቹ ጀምሮ የኤሌክትሮኒክስ ሰርክዩቶች ውህደት ጥግግት በየዓመቱ በ1.5× ወይም በፍጥነት እየጨመረ ነው። ከፍተኛ ውህደት በስራ ወቅት የበለጠ የአሁኑ ጥግግት እና የሙቀት ማመንጨትን ያስከትላል።ይህ ሙቀት በብቃት ካልተበታተነ የሙቀት መበላሸት ሊያስከትል እና የኤሌክትሮኒክስ ክፍሎችን ዕድሜ ሊቀንስ ይችላል።

እየጨመረ የመጣውን የሙቀት አስተዳደር ፍላጎቶች ለማሟላት፣ የላቀ የሙቀት ማስተላለፊያ ያላቸው የላቁ የኤሌክትሮኒክስ ማሸጊያ ቁሳቁሶች በስፋት እየተመረመሩ እና እየተሻሻሉ ነው።

የአልማዝ/የመዳብ ውህድ ቁሳቁስ

01 ዳይመንድ እና መዳብ

ባህላዊ የማሸጊያ ቁሳቁሶች ሴራሚክስ፣ ፕላስቲኮች፣ ብረቶች እና ቅይጦቻቸውን ያካትታሉ። እንደ BeO እና AlN ያሉ ሴራሚክስ CTEs የሚዛመዱ ሴሚኮንዳክተሮችን፣ ጥሩ የኬሚካል መረጋጋትን እና መካከለኛ የሙቀት ማስተላለፊያ አቅምን ያሳያሉ። ሆኖም ግን፣ ውስብስብ ማቀነባበሪያቸው፣ ከፍተኛ ወጪ (በተለይም መርዛማ BeO) እና የብሬክታይዝነት አፕሊኬሽኖች ገደብ አላቸው። የፕላስቲክ ማሸጊያዎች ዝቅተኛ ወጪ፣ ቀላል ክብደት እና መከላከያ ይሰጣሉ ነገር ግን ደካማ የሙቀት ማስተላለፊያ እና ከፍተኛ የሙቀት መጠን አለመረጋጋት ይደርስባቸዋል። ንፁህ ብረቶች (Cu፣ Ag፣ Al) ከፍተኛ የሙቀት ማስተላለፊያ አቅም አላቸው ነገር ግን ከመጠን በላይ CTE አላቸው፣ ቅይጥ (Cu-W፣ Cu-Mo) ደግሞ የሙቀት አፈጻጸምን ያበላሻሉ። ስለዚህ፣ ከፍተኛ የሙቀት ማስተላለፊያ አቅምን እና ተስማሚ CTEን የሚያስተካክሉ አዳዲስ የማሸጊያ ቁሳቁሶች በአስቸኳይ ያስፈልጋሉ።

አልማዝበጣም የታወቀው የተፈጥሮ ቁሳቁስ (ሞህስ 10)፣ እንዲሁም ልዩ የሆነየሙቀት ማስተላለፊያ (200–2200 W/(m·K)).

የአልማዝ ማይክሮ-ዱቄት

መዳብ, ከ ጋር ከፍተኛ የሙቀት/ኤሌክትሪክ ኮዳክቲቭነት (401 W/(m·K)), ተለዋዋጭነት እና የወጪ ቆጣቢነት በ ICs ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል።

እነዚህን ባህሪያት በማጣመር፣አልማዝ / መዳብ (ዲያ / ኩ) ጥንቅሮች—ኩን እንደ ማትሪክስ እና አልማዝ እንደ ማጠናከሪያ በመጠቀም — እንደ ቀጣዩ ትውልድ የሙቀት አስተዳደር ቁሳቁሶች ብቅ አሉ።

02 ቁልፍ የማምረቻ ዘዴዎች

የአልማዝ/መዳብን ለማዘጋጀት የተለመዱ ዘዴዎች የሚከተሉትን ያካትታሉ፡ የዱቄት ሜታለርጂ፣ ከፍተኛ ሙቀትና ከፍተኛ ግፊት ዘዴ፣ የማቅለጥ ጥምቀት ዘዴ፣ የፈሳሽ ፕላዝማ ሲንተሪንግ ዘዴ፣ ቀዝቃዛ የመርጨት ዘዴ፣ ወዘተ.

የአንድ ቅንጣት መጠን ያላቸው የአልማዝ/የመዳብ ውህዶች የተለያዩ የዝግጅት ዘዴዎች፣ ሂደቶች እና ባህሪያት ንጽጽር

የተለመዱ የዲያ/ኩ ድብልቅ ቴክኒኮች የሚከተሉትን ያካትታሉ፡-

(1)የዱቄት ሜታለርጂ
የተደባለቁ የአልማዝ/ኩ ዱቄቶች የተጨመቁ እና የተፈጩ ናቸው። ወጪ ቆጣቢ እና ቀላል ቢሆንም፣ ይህ ዘዴ የተወሰነ ጥግግት፣ ተመሳሳይነት የሌላቸው ጥቃቅን መዋቅሮች እና የተገደቡ የናሙና ልኬቶችን ያስገኛል።

Sየመሃል ክፍል

(1)ከፍተኛ ግፊት ያለው ከፍተኛ ሙቀት (HPHT)
ባለብዙ አንቪል ማተሚያዎችን በመጠቀም፣ የቀለጠ ኩ በአስቸጋሪ ሁኔታዎች ውስጥ የአልማዝ ጥልፍልፍ ውስጥ ዘልቆ በመግባት ጥቅጥቅ ያሉ ውህዶችን ይፈጥራል። ሆኖም ግን፣ HPHT ውድ የሆኑ ሻጋታዎችን ይፈልጋል እና ለትልቅ ምርት ተስማሚ አይደለም።

Cዩቢክ ፕሬስ

(1)የቀለጠ ሰርጎ መግባት
ሞልተን ኩ በፕሬስ በሚታገዝ ወይም በካፒላሪ በሚመራ ሰርጎ በመግባት የአልማዝ ቅድመ ቅርጾችን ዘልቆ ይገባል። የተገኙ ውህዶች ከ446 W/(m·K) የሙቀት አማቂነት ያገኛሉ።

(2)ስፓርክ ፕላዝማ ሲንተሪንግ (SPS)
የተወጋው ጅረት በፍጥነት የተደባለቁ ዱቄቶችን በግፊት ውስጥ ያፈሳል። ምንም እንኳን ውጤታማ ቢሆንም፣ የSPS አፈፃፀም ከ65 ቮልት% በላይ በሆነ የአልማዝ ክፍልፋዮች ይቀንሳል።

የፍሳሽ ማስወገጃ ፕላዝማ ሲንቲንግ ሲስተም ንድፍ ንድፍ

(5) ቀዝቃዛ የሚረጭ ማስቀመጫ
ዱቄቶች በፍጥነት ይጣደፋሉ እና በንጣፎች ላይ ይቀመጣሉ። ይህ አዲስ ዘዴ በወለል አጨራረስ ቁጥጥር እና በሙቀት አፈፃፀም ማረጋገጫ ላይ ተግዳሮቶች ያጋጥሙታል።

03 የበይነገጽ ማሻሻያ

የተቀናጁ ቁሳቁሶችን ለማዘጋጀት፣ በክፍሎች መካከል ያለው የጋራ እርጥበት ለኮምፖዚሽን ሂደቱ አስፈላጊ ቅድመ ሁኔታ ሲሆን የበይነገጽ አወቃቀሩን እና የበይነገጽ ትስስር ሁኔታን የሚነካ አስፈላጊ ነገር ነው። በአልማዝ እና በኩ መካከል ባለው በይነገጽ ላይ ያለው እርጥበት አለመኖር በጣም ከፍተኛ የሆነ የበይነገጽ የሙቀት መቋቋም ያስከትላል። ስለዚህ፣ በተለያዩ ቴክኒካዊ መንገዶች በሁለቱ መካከል ባለው በይነገጽ ላይ የማሻሻያ ምርምር ማካሄድ በጣም ወሳኝ ነው። በአሁኑ ጊዜ፣ በአልማዝ እና በኩ ማትሪክስ መካከል ያለውን የበይነገጽ ችግር ለማሻሻል በዋናነት ሁለት ዘዴዎች አሉ፡ (1) የአልማዝ ወለል ማሻሻያ ሕክምና፤ (2) የመዳብ ማትሪክስ ቅይጥ ሕክምና።

የማሻሻያ ንድፍ ንድፍ፡ (ሀ) በአልማዝ ወለል ላይ በቀጥታ ፕላቲንግ፤ (ለ) ማትሪክስ ቅይጥ

(1) የአልማዝ ወለል ማሻሻያ

እንደ ሞ፣ ቲ፣ ደብሊው እና ሲአር ያሉ አክቲቭ ንጥረ ነገሮችን በማጠናከሪያው ምዕራፍ ወለል ላይ መለጠፍ የአልማዝ የፊት ገጽታዎችን ሊያሻሽል ይችላል፣ በዚህም የሙቀት አማቂነቱን ሊያሻሽል ይችላል። ሲንተርኢንግ ከላይ የተጠቀሱት ንጥረ ነገሮች በአልማዝ ዱቄት ወለል ላይ ካለው ካርቦን ጋር ምላሽ እንዲሰጡ በማድረግ የካርቦይድ ሽግግር ንብርብር እንዲፈጥሩ ያስችላቸዋል። ይህ በአልማዝ እና በብረት መሠረት መካከል ያለውን የእርጥበት ሁኔታ ያመቻቻል፣ እና ሽፋኑ የአልማዝ መዋቅር በከፍተኛ ሙቀት እንዳይለወጥ ይከላከላል።

(2) የመዳብ ማትሪክስ ቅይጥ

የቁሳቁሶችን የተቀናጀ ሂደት ከመጀመራቸው በፊት፣ ቅድመ-ቅይጥ ሕክምና የሚከናወነው በብረታ ብረት መዳብ ላይ ሲሆን ይህም በአጠቃላይ ከፍተኛ የሙቀት አማቂነት ያላቸውን የተዋሃዱ ቁሳቁሶችን ማምረት ይችላል። በመዳብ ማትሪክስ ውስጥ ያሉ ንቁ ንጥረ ነገሮችን በዶፒንግ ማድረግ በአልማዝ እና በመዳብ መካከል ያለውን የእርጥበት አንግል ውጤታማ በሆነ መንገድ መቀነስ ብቻ ሳይሆን፣ ከግብረመልሱ በኋላ በአልማዝ /ኩ በይነገጽ ላይ ባለው የመዳብ ማትሪክስ ውስጥ ጠንካራ የሚሟሟ የካርቦይድ ንብርብር ማመንጨት ይችላል። በዚህ መንገድ፣ በቁሳቁስ በይነገጽ ላይ ያሉት አብዛኛዎቹ ክፍተቶች ተሻሽለው ይሞላሉ፣ በዚህም የሙቀት አማቂነት ይሻሻላሉ።

04 መደምደሚያ

ባህላዊ የማሸጊያ ቁሳቁሶች ከላቁ ቺፖች የሚመጣውን ሙቀት ለመቆጣጠር አቅም የላቸውም። ሊስተካከል የሚችል CTE እና እጅግ በጣም ከፍተኛ የሙቀት አማቂ ኃይል ያላቸው የዲያ/ኩ ውህዶች ለቀጣዩ ትውልድ ኤሌክትሮኒክስ ትራንስፎርሜሽን መፍትሄን ይወክላሉ።

XKH ኢንዱስትሪንና ንግድን የሚያዋህድ ከፍተኛ የቴክኖሎጂ ድርጅት እንደመሆኑ መጠን የአልማዝ/የመዳብ ውህዶችን እና እንደ SiC/Al እና Gr/Cu ያሉ ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸውን የብረት ማትሪክስ ውህዶችን በምርምርና ልማትና ምርት ላይ ያተኩራል፣ ለኤሌክትሮኒክስ ማሸጊያዎች፣ ለኃይል ሞጁሎች እና ለኤሮስፔስ መስኮች ከ900W/(m·K) በላይ የሙቀት አማቂ ኃይል ያለው ፈጠራ ያለው የሙቀት አስተዳደር መፍትሄዎችን ይሰጣል።

ኤክስኬኤች's የአልማዝ መዳብ የተሸፈነ ላሜራ የተዋሃደ ቁሳቁስ፡