សមាសធាតុពេជ្រ/ទង់ដែង - រឿងធំបន្ទាប់!

ចាប់តាំងពីទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1980 ដង់ស៊ីតេនៃការរួមបញ្ចូលនៃសៀគ្វីអេឡិចត្រូនិចត្រូវបានកើនឡើងក្នុងអត្រាប្រចាំឆ្នាំ 1.5 × ឬលឿនជាងនេះ។ ការរួមបញ្ចូលកាន់តែខ្ពស់នាំទៅរកដង់ស៊ីតេបច្ចុប្បន្នកាន់តែច្រើន និងការបង្កើតកំដៅអំឡុងពេលប្រតិបត្តិការ។ប្រសិនបើ​មិន​រលាយ​ដោយ​ប្រសិទ្ធភាព​ទេ កំដៅ​នេះ​អាច​បណ្តាលឱ្យ​ខូច​កម្ដៅ និង​កាត់បន្ថយ​អាយុកាល​នៃ​សមាសធាតុ​អេឡិចត្រូនិក។

ដើម្បីបំពេញតាមតម្រូវការគ្រប់គ្រងកម្ដៅដែលកើនឡើង សម្ភារៈវេចខ្ចប់អេឡិចត្រូនិកទំនើបដែលមានចរន្តកំដៅល្អកំពុងត្រូវបានស្រាវជ្រាវយ៉ាងទូលំទូលាយ និងធ្វើឱ្យប្រសើរ។

ពេជ្រ/ស្ពាន់ សមាសធាតុផ្សំ

01 ពេជ្រ និងស្ពាន់

សម្ភារៈវេចខ្ចប់បែបប្រពៃណីរួមមាន សេរ៉ាមិច ផ្លាស្ទិច លោហធាតុ និងយ៉ាន់ស្ព័ររបស់វា។ សេរ៉ាមិចដូចជា BeO និង AlN បង្ហាញ CTEs ដែលត្រូវគ្នានឹង semiconductors ស្ថេរភាពគីមីល្អ និងចរន្តកំដៅមធ្យម។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ដំណើរការស្មុគស្មាញ ការចំណាយខ្ពស់ (ជាពិសេសជាតិពុល BeO) និងកម្មវិធីកម្រិតភាពផុយស្រួយ។ ការវេចខ្ចប់ផ្លាស្ទិចផ្តល់នូវការចំណាយទាប ទម្ងន់ស្រាល និងអ៊ីសូឡង់ ប៉ុន្តែទទួលរងពីចរន្តកំដៅមិនល្អ និងអស្ថេរភាពនៃសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។ លោហធាតុសុទ្ធ (Cu, Ag, Al) មានចរន្តកំដៅខ្ពស់ ប៉ុន្តែ CTE លើសលប់ ខណៈពេលដែលលោហធាតុ (Cu-W, Cu-Mo) សម្របសម្រួលដំណើរការកម្ដៅ។ ដូច្នេះ សម្ភារៈវេចខ្ចប់ប្រលោមលោកដែលមានតុល្យភាពចរន្តកំដៅខ្ពស់ និង CTE ល្អបំផុតគឺត្រូវការជាបន្ទាន់។

ពេជ្រដែលជាវត្ថុធាតុដើមធម្មជាតិដ៏ពិបាកបំផុត (Mohs 10) ក៏មានលក្ខណៈពិសេសផងដែរ។ចរន្តកំដៅ (200-2200 W/(m·K)).

ម្សៅមីក្រូពេជ្រ

ស្ពាន់, ជាមួយ ចរន្តកំដៅ / អគ្គិសនីខ្ពស់ (401 W / (m·K))ភាពធន់ និងប្រសិទ្ធភាពចំណាយ ត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុង ICs ។

ការរួមបញ្ចូលគ្នានៃលក្ខណៈសម្បត្តិទាំងនេះ,ពេជ្រ/ទង់ដែង (Dia/Cu) សមាសធាតុ— ជាមួយ Cu ជាម៉ាទ្រីស និងពេជ្រជាការពង្រឹង — កំពុងលេចចេញជាសម្ភារៈគ្រប់គ្រងកម្ដៅជំនាន់ក្រោយ។

02 វិធីសាស្រ្តប្រឌិតសំខាន់ៗ

វិធីសាស្រ្តទូទៅសម្រាប់ការរៀបចំពេជ្រ/ទង់ដែង រួមមានៈ លោហធាតុម្សៅ វិធីសាស្ត្រសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និងសម្ពាធខ្ពស់ វិធីសាស្ត្ររលាយរលាយ វិធីសាស្ត្របំប្លែងប្លាស្មា វិធីសាស្ត្របាញ់ថ្នាំត្រជាក់។ល។

ការប្រៀបធៀបវិធីសាស្រ្តនៃការរៀបចំផ្សេងៗ ដំណើរការ និងលក្ខណៈសម្បត្តិនៃសមាសធាតុពេជ្រ/ទង់ដែងទំហំភាគល្អិតតែមួយ

បច្ចេកទេសផ្សំ Dia/Cu ទូទៅរួមមាន:

(1)ម្សៅលោហធាតុ
ម្សៅពេជ្រ/Cu ចម្រុះត្រូវបានបង្រួម និងដុត។ ខណៈពេលដែលមានប្រសិទ្ធភាព និងសាមញ្ញ វិធីសាស្ត្រនេះផ្តល់នូវដង់ស៊ីតេមានកម្រិត រចនាសម្ព័ន្ធមីក្រូសរីរាង្គមិនដូចគ្នា និងទំហំគំរូដែលបានដាក់កម្រិត។

Sឯកតាអន្តរកម្ម

(1)សម្ពាធខ្ពស់ សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (HPHT)
ដោយប្រើឧបករណ៍ចុចពហុ anvil, Cu រលាយបានជ្រៀតចូលបន្ទះពេជ្រនៅក្រោមលក្ខខណ្ឌធ្ងន់ធ្ងរបង្កើតសមាសធាតុក្រាស់។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ HPHT ត្រូវការផ្សិតដែលមានតំលៃថ្លៃ និងមិនស័ក្តិសមសម្រាប់ផលិតកម្មខ្នាតធំ។

Cសារព័ត៌មាន ubic

(1)ការជ្រៀតចូលរលាយ
Molten Cu ជ្រាបចូលទៅក្នុងទម្រង់មុនរបស់ពេជ្រតាមរយៈការជ្រៀតចូលដោយសម្ពាធជំនួយ ឬ capillary-driven ។ សមាសធាតុលទ្ធផលសម្រេចបាន> 446 W/(m·K) ចរន្តកំដៅ។

(2)Spark Plasma Sintering (SPS)
ចរន្តជីពចរយ៉ាងឆាប់រហ័ស sinters ម្សៅចម្រុះនៅក្រោមសម្ពាធ។ ទោះបីជាមានប្រសិទ្ធភាពក៏ដោយ ការអនុវត្ត SPS ថយចុះនៅប្រភាគពេជ្រ > 65 វ៉ុល%។

ដ្យាក្រាមគ្រោងការណ៍នៃប្រព័ន្ធ sintering ប្លាស្មា

(5) ការបាញ់ថ្នាំត្រជាក់
ម្សៅត្រូវបានពន្លឿននិងដាក់លើស្រទាប់ខាងក្រោម។ វិធីសាស្ត្រចាប់ផ្តើមនេះប្រឈមមុខនឹងបញ្ហាក្នុងការគ្រប់គ្រងការបញ្ចប់ផ្ទៃ និងសុពលភាពនៃដំណើរការកម្ដៅ។

03 ការកែប្រែចំណុចប្រទាក់

សម្រាប់ការរៀបចំសមា្ភារៈសមាសធាតុ ការសើមគ្នាទៅវិញទៅមករវាងសមាសធាតុគឺជាតម្រូវការជាមុនចាំបាច់សម្រាប់ដំណើរការសមាសធាតុ និងកត្តាសំខាន់ដែលប៉ះពាល់ដល់រចនាសម្ព័ន្ធចំណុចប្រទាក់ និងស្ថានភាពនៃការភ្ជាប់ចំណុចប្រទាក់។ លក្ខខណ្ឌមិនសើមនៅចំណុចប្រទាក់រវាងពេជ្រ និង Cu នាំឱ្យមានភាពធន់នឹងកម្ដៅចំណុចប្រទាក់ខ្ពស់ណាស់។ ដូច្នេះ វាមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់ក្នុងការធ្វើការស្រាវជ្រាវកែប្រែលើចំណុចប្រទាក់រវាងអ្នកទាំងពីរតាមរយៈមធ្យោបាយបច្ចេកទេសផ្សេងៗ។ នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ ភាគច្រើនមានវិធីសាស្រ្តពីរដើម្បីកែលម្អបញ្ហាចំណុចប្រទាក់រវាងពេជ្រ និងម៉ាទ្រីស Cu: (1) ការព្យាបាលការកែប្រែផ្ទៃនៃពេជ្រ; (2) ការព្យាបាលអាឡែស៊ីនៃម៉ាទ្រីសស្ពាន់។

ការកែប្រែដ្យាក្រាមគំនូសតាង៖ (ក) ការដាក់ដោយផ្ទាល់លើផ្ទៃពេជ្រ។ (ខ) ការលាយម៉ាទ្រីស

(1) ការកែប្រែផ្ទៃនៃពេជ្រ

ការដាក់សារធាតុសកម្មដូចជា Mo, Ti, W និង Cr នៅលើស្រទាប់ផ្ទៃនៃដំណាក់កាលពង្រឹងអាចធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវលក្ខណៈអន្តរមុខរបស់ពេជ្រ ដោយហេតុនេះបង្កើនចរន្តកំដៅរបស់វា។ Sintering អាចធ្វើឱ្យធាតុខាងលើមានប្រតិកម្មជាមួយនឹងកាបូននៅលើផ្ទៃម្សៅពេជ្រដើម្បីបង្កើតជាស្រទាប់ផ្លាស់ប្តូរ carbide ។ នេះបង្កើនប្រសិទ្ធភាពស្ថានភាពសើមរវាងពេជ្រ និងមូលដ្ឋានលោហៈ ហើយថ្នាំកូតអាចការពាររចនាសម្ព័ន្ធរបស់ពេជ្រពីការផ្លាស់ប្តូរនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។

(2) ការលាយបញ្ចូលគ្នានៃម៉ាទ្រីសស្ពាន់

មុនពេលដំណើរការសមា្ភារៈសមាសធាតុ ការព្យាបាលមុនលោហៈត្រូវបានអនុវត្តលើទង់ដែងលោហធាតុ ដែលអាចផលិតសមាសធាតុផ្សំជាមួយនឹងចរន្តកំដៅខ្ពស់។ សារធាតុសកម្មនៅក្នុងម៉ាទ្រីសទង់ដែងមិនត្រឹមតែអាចកាត់បន្ថយមុំសើមរវាងពេជ្រ និងទង់ដែងបានយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាពប៉ុណ្ណោះទេ ថែមទាំងបង្កើតស្រទាប់កាបូអ៊ីដ្រាតដែលអាចរលាយបានក្នុងម៉ាទ្រីសទង់ដែងនៅចំណុចប្រទាក់ពេជ្រ / Cu បន្ទាប់ពីប្រតិកម្ម។ តាមរបៀបនេះ ចន្លោះប្រហោងភាគច្រើនដែលមាននៅចំណុចប្រទាក់សម្ភារៈត្រូវបានកែប្រែ និងបំពេញ ដោយហេតុនេះធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវចរន្តកំដៅ។

០៤ សេចក្តីសន្និដ្ឋាន

សមា្ភារៈវេចខ្ចប់ធម្មតាធ្លាក់ចុះក្នុងការគ្រប់គ្រងកំដៅពីបន្ទះសៀគ្វីកម្រិតខ្ពស់។ សមាសធាតុ Dia/Cu ជាមួយនឹង CTE ដែលអាចផ្លាស់ប្តូរបាន និងចរន្តកំដៅខ្លាំង តំណាងឱ្យដំណោះស្រាយបំប្លែងសម្រាប់អេឡិចត្រូនិកជំនាន់ក្រោយ។

ក្នុងនាមជាសហគ្រាសបច្ចេកវិទ្យាខ្ពស់ដែលរួមបញ្ចូលឧស្សាហកម្ម និងពាណិជ្ជកម្ម XKH ផ្តោតលើការស្រាវជ្រាវ និងការអភិវឌ្ឍន៍ និងការផលិតសមាសធាតុពេជ្រ/ទង់ដែង និងសមាសធាតុម៉ាទ្រីសដែកដែលមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ដូចជា SiC/Al និង Gr/Cu ដោយផ្តល់នូវដំណោះស្រាយគ្រប់គ្រងកម្ដៅប្រកបដោយភាពច្នៃប្រឌិតជាមួយនឹងចរន្តកំដៅលើសពី 900W/(m·K) សម្រាប់វិស័យថាមពលនៃម៉ូឌុលអេឡិចត្រូនិច និងការវេចខ្ចប់។

XKH's Diamond copper clad clad laminate សម្ភារៈសមាសធាតុ៖