Ti saprak taun 1980-an, kapadetan integrasi sirkuit éléktronik parantos ningkat dina laju taunan 1,5× atanapi langkung gancang. Integrasi anu langkung luhur nyababkeun kapadetan arus sareng generasi panas anu langkung ageung salami operasi.Upami henteu dibuyarkeun sacara efisien, panas ieu tiasa nyababkeun kagagalan termal sareng ngirangan umur komponén éléktronik.
Pikeun minuhan paménta manajemen termal anu terus ningkat, bahan kemasan éléktronik canggih kalayan konduktivitas termal anu unggul nuju ditalungtik sareng dioptimalkeun sacara éksténsif.
Bahan komposit inten/tambaga
01 Inten sareng Tambaga
Bahan kemasan tradisional kalebet keramik, plastik, logam, sareng aloi na. Keramik sapertos BeO2 sareng AlN nunjukkeun CTE anu cocog sareng semikonduktor, stabilitas kimia anu saé, sareng konduktivitas termal anu sedeng. Nanging, pamrosésan anu rumit, biaya anu luhur (utamina BeO2 toksik), sareng kerapuhan ngawatesan aplikasi. Kemasan plastik nawiskeun biaya anu murah, beurat anu hampang, sareng insulasi tapi kakurangan konduktivitas termal anu goréng sareng ketidakstabilan suhu anu luhur. Logam murni (Cu, Ag, Al) gaduh konduktivitas termal anu luhur tapi CTE anu kaleuleuwihi, sedengkeun aloi (Cu-W, Cu-Mo) ngaganggu kinerja termal. Ku kituna, bahan kemasan anyar anu ngimbangan konduktivitas termal anu luhur sareng CTE anu optimal diperyogikeun pisan.
| Panguatan | 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 alami anu paling teuas anu dipikanyaho (Mohs 10), ogé ngagaduhan sipat anu luar biasakonduktivitas termal (200–2200 W/(m·K)).
Bubuk mikro inten
Tambaga, kalawan konduktivitas termal/listrik anu luhur (401 W/(m·K)), daktilitas, sareng efisiensi biaya, seueur dianggo dina IC.
Ngahijikeun sipat-sipat ieu,inten / tambaga (Dia / Cu) composites—kalayan Cu salaku matriks sareng inten salaku tulangan—muncul salaku bahan manajemen termal generasi salajengna.
02 Métode Fabrikasi Konci
Métode umum pikeun nyiapkeun inten/tambaga di antarana: metalurgi bubuk, métode suhu luhur sareng tekanan luhur, métode perendaman leleh, métode sintering plasma debit, métode nyemprot tiis, jsb.
Babandingan rupa-rupa métode persiapan, prosés, sareng sipat komposit inten/tambaga ukuran partikel tunggal
| Parameter | Metalurgi Bubuk | Pencét Panas Vakum | Sintering Plasma Spark (SPS) | Tekanan Luhur Suhu Luhur (HPHT) | Déposisi Semprotan Tiis | Infiltrasi Leleh |
| Jenis Inten | MBD8 | HFD-D | MBD8 | MBD4 | PDA | MBD8/HHD |
| Matriks | Bubuk Cu 99,8% | Bubuk Cu éléktrolitik 99,9% | Bubuk Cu 99,9% | Bubuk logam campuran/Cu murni | Bubuk Cu murni | Cu murni curah/batang |
| 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 |
| Waktos (mnt) | 60 | 60–180 | 20 | 6–10 | – | 5–30 |
| Kapadetan Relatif (%) | 98.5 | 99.2–99.7 | – | – | – | 99.4–99.7 |
| Kinerja | ||||||
| Konduktivitas Termal Optimal (W/(m·K)) | 305 | 536 | 687 | 907 | – | 943 |
Téhnik komposit Dia/Cu umum ngawengku:
(1)Metalurgi Bubuk
Bubuk inten/Cu campuran dipadatkan sareng disinter. Sanaos hemat biaya sareng saderhana, metode ieu ngahasilkeun kapadetan anu terbatas, mikrostruktur anu henteu homogen, sareng diménsi sampel anu terbatas.
Sunit interkom
(1)Tekanan Luhur Suhu Luhur (HPHT)
Ngagunakeun mesin pres multi-landasan, Cu anu leleh nyusup kana kisi-kisi inten dina kaayaan anu ekstrim, ngahasilkeun komposit anu padet. Nanging, HPHT meryogikeun cetakan anu mahal sareng henteu cocog pikeun produksi skala ageung.
Cpers ubic
(1)Infiltrasi Leleh
Cu anu lebur nembus inten ngabentuk ngaliwatan infiltrasi anu dibantuan ku tekanan atanapi kapiler. Komposit anu dihasilkeun ngahontal konduktivitas termal >446 W/(m·K).
(2)Sintering Plasma Spark (SPS)
Arus pulsa gancang nyintreuk bubuk campuran dina tekenan. Sanaos efisien, kinerja SPS turun dina fraksi inten >65 vol%.
Diagram skematis sistem sintering plasma debit
(5) Déposisi Semprotan Tiis
Bubuk diakselerasi sareng diendapkeun kana substrat. Métode anu nembé diwangun ieu nyanghareupan tantangan dina kontrol lapisan permukaan sareng validasi kinerja termal.
03 Modifikasi Antarbeungeut
Pikeun persiapan bahan komposit, silih baseuh antara komponén mangrupikeun prasarat anu diperyogikeun pikeun prosés komposit sareng faktor penting anu mangaruhan struktur antarmuka sareng kaayaan beungkeutan antarmuka. Kaayaan henteu baseuh dina antarmuka antara inten sareng Cu nyababkeun résistansi termal antarmuka anu luhur pisan. Ku alatan éta, penting pisan pikeun ngalaksanakeun panalungtikan modifikasi dina antarmuka antara dua ngalangkungan rupa-rupa cara téknis. Ayeuna, aya dua metode utama pikeun ningkatkeun masalah antarmuka antara inten sareng matriks Cu: (1) Perawatan modifikasi permukaan inten; (2) Perawatan paduan matriks tambaga.
Diagram skematik modifikasi: (a) Pelapisan langsung dina permukaan inten; (b) Paduan matriks
(1) Modifikasi permukaan inten
Ngalapis unsur aktif sapertos Mo, Ti, W sareng Cr dina lapisan permukaan fase penguat tiasa ningkatkeun karakteristik antarmuka inten, sahingga ningkatkeun konduktivitas termalna. Sintering tiasa ngamungkinkeun unsur-unsur di luhur pikeun réaksi sareng karbon dina permukaan bubuk inten pikeun ngabentuk lapisan transisi karbida. Ieu ngaoptimalkeun kaayaan baseuh antara inten sareng dasar logam, sareng palapis tiasa nyegah struktur inten robih dina suhu anu luhur.
(2) Paduan matriks tambaga
Sateuacan ngolah bahan komposit, perlakuan pra-paduan dilakukeun dina tambaga logam, anu tiasa ngahasilkeun bahan komposit kalayan konduktivitas termal anu umumna luhur. Ngadoping unsur aktif dina matriks tambaga henteu ngan ukur tiasa sacara efektif ngirangan Sudut baseuh antara inten sareng tambaga, tapi ogé ngahasilkeun lapisan karbida anu padet leyur dina matriks tambaga dina antarmuka inten / Cu saatos réaksi. Ku cara kieu, kaseueuran celah anu aya dina antarmuka bahan dirobih sareng dieusi, sahingga ningkatkeun konduktivitas termal.
04 Kacindekan
Bahan kemasan konvensional kurang dina ngatur panas tina chip canggih. Komposit Dia/Cu, kalayan CTE anu tiasa diatur sareng konduktivitas termal anu luhur pisan, ngawakilan solusi transformatif pikeun éléktronika generasi salajengna.
Salaku perusahaan téknologi tinggi anu ngahijikeun industri sareng perdagangan, XKH museur kana panalungtikan sareng pamekaran sareng produksi komposit inten/tambaga sareng komposit matriks logam kinerja tinggi sapertos SiC/Al sareng Gr/Cu, nyayogikeun solusi manajemen termal inovatif kalayan konduktivitas termal langkung ti 900W/(m·K) pikeun widang kemasan éléktronik, modul daya sareng aerospace.
XKH'Bahan komposit laminasi berlapis tambaga inten:
Waktos posting: 12 Méi-2025