Kusabab 1980s, kapadetan integrasi sirkuit éléktronik parantos ningkat dina laju taunan 1,5 × atanapi langkung gancang. Integrasi anu langkung luhur nyababkeun kapadetan arus anu langkung ageung sareng generasi panas salami operasi.Lamun teu dissipated éfisién, panas ieu bisa ngabalukarkeun gagalna termal jeung ngurangan umur komponén éléktronik.
Pikeun nyumponan tungtutan manajemén termal anu ningkat, bahan bungkusan éléktronik canggih kalayan konduktivitas termal anu unggul ayeuna ditaliti sareng dioptimalkeun sacara éksténsif.
Inten / bahan komposit tambaga
01 Inten jeung Tambaga
Bahan bungkusan tradisional kalebet keramik, plastik, logam, sareng alloy na. Keramik sapertos BeO sareng AlN nunjukkeun CTE anu cocog sareng semikonduktor, stabilitas kimiawi anu saé, sareng konduktivitas termal sedeng. Sanajan kitu, pamrosésan kompléks maranéhanana, ongkos tinggi (utamana toksik BeO), sarta aplikasi wates brittleness. Bungkusan palastik nawiskeun béaya rendah, beurat hampang, sareng insulasi tapi kakurangan tina konduktivitas termal anu goréng sareng instability suhu luhur. Logam murni (Cu, Ag, Al) boga konduktivitas termal tinggi tapi CTE kaleuleuwihan, sedengkeun alloy (Cu-W, Cu-Mo) kompromi kinerja termal. Ku kituna, bahan bungkusan novel balancing konduktivitas termal tinggi na CTE optimal diperlukeun urgently.
| Tulangan | Konduktivitas Termal (W/(m·K)) | CTE (× 10⁻⁶/℃) | Kapadetan (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 alam hardest dipikawanoh (Mohs 10), ogé mibanda luar biasakonduktivitas termal (200–2200 W/(m·K)).
Inten mikro-bubuk
Tambaga, kalawan konduktivitas termal/listrik tinggi (401 W/(m·K)), ductility, sarta efisiensi ongkos, loba dipaké dina ICs.
Ngagabungkeun sipat ieu,inten / tambaga (Dia / Cu) composites-kalayan Cu salaku matriks sareng inten salaku tulangan-muncul salaku bahan manajemén termal generasi salajengna.
02 Métode Fabrikasi konci
Metodeu umum pikeun nyiapkeun inten / tambaga kalebet: metalurgi bubuk, suhu luhur sareng metode tekanan tinggi, metode immersion lebur, metode sintering plasma ngaleupaskeun, metode nyemprot tiis, jsb.
Perbandingan metode persiapan anu béda, prosés sareng sipat komposit inten / tambaga ukuran partikel tunggal
| Parameter | Metalurgi bubuk | Vakum Panas-Mencét | Sintering Plasma Spark (SPS) | Suhu Tinggi Tekanan Tinggi (HPHT) | Déposisi Semprot Tiis | Ngalembereh Infiltrasi |
| Tipe Inten | MBD8 | HFD-D | MBD8 | MBD4 | PDA | MBD8/HDD |
| Matriks | 99,8% Cu bubuk | 99,9% bubuk Cu electrolytic | 99,9% Cu bubuk | Paduan / bubuk Cu murni | bubuk Cu murni | bulk Cu murni / rod |
| Modifikasi panganteur | – | – | – | 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 |
| Waktos (mnt) | 60 | 60–180 | 20 | 6–10 | – | 5–30 |
| Kapadetan relatif (%) | 98.5 | 99.2–99.7 | – | – | – | 99.4–99.7 |
| Performance | ||||||
| Konduktivitas Termal Optimal (W/(m·K)) | 305 | 536 | 687 | 907 | – | 943 |
Téhnik komposit Dia/Cu umum ngawengku:
(1)Metalurgi bubuk
Inten campuran / bubuk Cu anu compacted na sintered. Bari ongkos-éféktif jeung basajan, metoda ieu ngahasilkeun dénsitas kawates, microstructures inhomogeneous, sarta diménsi sampel diwatesan.
Sunit intering
(1)Suhu Tinggi Tekanan Tinggi (HPHT)
Ngagunakeun tekenan multi-anvil, Cu molten infiltrates kisi inten dina kaayaan ekstrim, ngahasilkeun composites padet. Sanajan kitu, HPHT merlukeun kapang mahal tur teu cocog pikeun produksi skala badag.
Cpencét ubic
(1)Ngalembereh Infiltrasi
Molten Cu permeates inten preforms via infiltrasi tekanan-ditulungan atawa kapilér-disetir. Komposit anu dihasilkeun ngahontal > 446 W/(m·K) konduktivitas termal.
(2)Sintering Plasma Spark (SPS)
Pulsed arus gancang sinters powders dicampur dina tekenan. Sanajan efisien, kinerja SPS degrades dina fraksi inten> 65 vol%.
Diagram skéma tina sistem sintering plasma ngaleupaskeun
(5) Déposisi Semprot Tiis
Bubuk digancangan sareng disimpen dina substrat. Metoda nascent ieu nyanghareupan tantangan dina kontrol finish permukaan jeung validasi kinerja termal.
03 Modifikasi Interface
Pikeun nyiapkeun bahan komposit, silih baseuh antara komponén mangrupikeun prasyarat anu dipikabutuh pikeun prosés komposit sareng faktor penting anu mangaruhan struktur antarmuka sareng kaayaan beungkeutan antarmuka. Kaayaan non-wetting dina panganteur antara inten jeung Cu ngabalukarkeun résistansi termal panganteur pisan tinggi. Ku alatan éta, penting pisan pikeun ngalaksanakeun panalungtikan modifikasi dina panganteur antara dua ngaliwatan rupa-rupa cara teknis. Ayeuna, aya utamana dua métode pikeun ngaronjatkeun masalah panganteur antara inten jeung Cu matrix: (1) Surface perlakuan modifikasi inten; (2) perlakuan alloying tina matrix tambaga.
diagram skéma modifikasi: (a) Plating langsung dina beungeut inten; (b) Paduan matriks
(1) Modifikasi permukaan inten
Plating elemen aktip kayaning Mo, Ti, W na Cr dina lapisan permukaan fase reinforcing bisa ngaronjatkeun ciri panganteur inten, kukituna enhancing konduktivitas termal na. Sintering tiasa ngaktipkeun elemen di luhur meta jeung karbon dina beungeut bubuk inten pikeun ngabentuk lapisan transisi carbide. Ieu ngaoptimalkeun kaayaan wetting antara inten jeung basa logam, sarta palapis nu bisa nyegah struktur inten ti ngarobah dina suhu luhur.
(2) Paduan matriks tambaga
Sateuacan ngolah bahan komposit, perlakuan pre-alloying dilaksanakeun dina tambaga logam, anu tiasa ngahasilkeun bahan komposit kalayan konduktivitas termal umumna tinggi. Doping elemen aktif dina matrix tambaga teu ngan bisa éféktif ngurangan Angle wetting antara inten jeung tambaga, tapi ogé ngahasilkeun lapisan carbide nu leyur padet dina matrix tambaga dina inten / panganteur Cu sanggeus réaksina. Ku cara kieu, sabagéan ageung sela anu aya dina antarmuka bahan dirobih sareng dieusi, ku kituna ningkatkeun konduktivitas termal.
04 Kacindekan
bahan bungkusan konvensional ragrag pondok dina ngatur panas tina chip canggih. Komposit Dia/Cu, kalawan CTE tunable sarta konduktivitas termal ultrahigh, ngagambarkeun solusi transformative pikeun éléktronika generasi saterusna.
Salaku perusahaan téknologi tinggi anu ngahijikeun industri sareng perdagangan, XKH museurkeun kana panalungtikan sareng pamekaran sareng produksi komposit inten / tambaga sareng komposit matriks logam berprestasi tinggi sapertos SiC / Al sareng Gr / Cu, nyayogikeun solusi manajemén termal inovatif sareng konduktivitas termal langkung ti 900W / (m·K) pikeun widang bungkusan éléktronik, modul kakuatan sareng aerospace.
XKH's Inten tambaga clad laminate bahan komposit:
waktos pos: May-12-2025