1980-കൾ മുതൽ, ഇലക്ട്രോണിക് സർക്യൂട്ടുകളുടെ സംയോജന സാന്ദ്രത വാർഷികമായി 1.5× അല്ലെങ്കിൽ അതിൽ കൂടുതൽ എന്ന നിരക്കിൽ വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്. ഉയർന്ന സംയോജനം പ്രവർത്തന സമയത്ത് ഉയർന്ന വൈദ്യുത സാന്ദ്രതയ്ക്കും താപ ഉൽ‌പാദനത്തിനും കാരണമാകുന്നു.കാര്യക്ഷമമായി ഇല്ലാതാക്കിയില്ലെങ്കിൽ, ഈ താപം താപ തകരാറിന് കാരണമാവുകയും ഇലക്ട്രോണിക് ഘടകങ്ങളുടെ ആയുസ്സ് കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യും.
വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന താപ മാനേജ്മെന്റ് ആവശ്യങ്ങൾ നിറവേറ്റുന്നതിനായി, മികച്ച താപ ചാലകതയുള്ള നൂതന ഇലക്ട്രോണിക് പാക്കേജിംഗ് വസ്തുക്കൾ വിപുലമായി ഗവേഷണം ചെയ്യുകയും ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു.
ഡയമണ്ട്/ചെമ്പ് സംയുക്ത വസ്തുക്കൾ
01 വജ്രവും ചെമ്പും
പരമ്പരാഗത പാക്കേജിംഗ് വസ്തുക്കളിൽ സെറാമിക്സ്, പ്ലാസ്റ്റിക്കുകൾ, ലോഹങ്ങൾ, അവയുടെ അലോയ്കൾ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. BeO, AlN പോലുള്ള സെറാമിക്സുകളിൽ സെമികണ്ടക്ടറുകളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്ന CTEകൾ, നല്ല രാസ സ്ഥിരത, മിതമായ താപ ചാലകത എന്നിവ പ്രകടമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, അവയുടെ സങ്കീർണ്ണമായ പ്രോസസ്സിംഗ്, ഉയർന്ന വില (പ്രത്യേകിച്ച് വിഷലിപ്തമായ BeO), പൊട്ടൽ എന്നിവ പ്രയോഗങ്ങളെ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു. പ്ലാസ്റ്റിക് പാക്കേജിംഗ് കുറഞ്ഞ വില, ഭാരം കുറഞ്ഞത്, ഇൻസുലേഷൻ എന്നിവ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു, പക്ഷേ മോശം താപ ചാലകതയും ഉയർന്ന താപനില അസ്ഥിരതയും അനുഭവിക്കുന്നു. ശുദ്ധമായ ലോഹങ്ങൾക്ക് (Cu, Ag, Al) ഉയർന്ന താപ ചാലകതയുണ്ട്, പക്ഷേ അമിതമായ CTE ഉണ്ട്, അതേസമയം അലോയ്കൾക്ക് (Cu-W, Cu-Mo) താപ പ്രകടനത്തിൽ വിട്ടുവീഴ്ച ചെയ്യുന്നു. അതിനാൽ, ഉയർന്ന താപ ചാലകതയും ഒപ്റ്റിമൽ CTE യും സന്തുലിതമാക്കുന്ന പുതിയ പാക്കേജിംഗ് വസ്തുക്കൾ അടിയന്തിരമായി ആവശ്യമാണ്.
| ബലപ്പെടുത്തൽ | താപ ചാലകത (W/(m·K)) | സി.ടി.ഇ (×10⁻⁶/℃) | സാന്ദ്രത (g/cm³) |
| വജ്രം | 700–2000 | 0.9–1.7 | 3.52 - अंगिर किता अनुगिर |
| BeO കണികകൾ | 300 ഡോളർ | 4.1 വർഗ്ഗീകരണം | 3.01 समान स्तु |
| AlN കണികകൾ | 150–250 | 2.69 - अंगिरा अनिक | 3.26 - अंगिर 3.26 - अनु |
| SiC കണികകൾ | 80–200 | 4.0 ഡെവലപ്പർ | 3.21 3.21 3.21 3.22 3.22 3.22 3.22 3.22 3.22 3.22 3.22 3.22 3.22 3.22 3.22 3.22 3.21 |
| B₄C കണികകൾ | 29–67 | 4.4 വർഗ്ഗം | 2.52 - अंगिर प्रकिति 2.52 - अनुगिर |
| ബോറോൺ ഫൈബർ | 40 | ~5.0 | 2.6. प्रक्षि� |
| ടിഐസി കണികകൾ | 40 | 7.4 വർഗ്ഗം: | 4.92 समान |
| Al₂O₃ കണികകൾ | 20–40 | 4.4 വർഗ്ഗം | 3.98 മ്യൂസിക് |
| SiC മീശകൾ | 32 | 3.4 अंगिर प्रकिति � | – |
| Si₃N₄ കണികകൾ | 28 | 1.44 ഡെൽഹി | 3.18 മ്യൂസിക് |
| TiB₂ കണികകൾ | 25 | 4.6 अंगिर कालित | 4.5 प्रकाली प्रकाल� |
| SiO₂ കണികകൾ | 1.4 വർഗ്ഗീകരണം | <1.0 <1.0 | 2.65 മഷി |
വജ്രംഅറിയപ്പെടുന്ന ഏറ്റവും കാഠിന്യമുള്ള പ്രകൃതിദത്ത വസ്തുവായ (മോഹ്സ് 10) അസാധാരണമായ സ്വഭാവവും ഇതിനുണ്ട്.താപ ചാലകത (200–2200 W/(m·K)).
ഡയമണ്ട് മൈക്രോ-പൗഡർ
ചെമ്പ്, കൂടെ ഉയർന്ന താപ/വൈദ്യുത ചാലകത (401 W/(m·K)), ഡക്റ്റിലിറ്റി, ചെലവ് കാര്യക്ഷമത എന്നിവ ഐസികളിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ഈ ഗുണങ്ങളെ സംയോജിപ്പിച്ച്,വജ്രം/ചെമ്പ് (ഡയ/ക്യൂ) സംയുക്തങ്ങൾ—Cu മാട്രിക്സായി ഉപയോഗിച്ചും വജ്രം ബലപ്പെടുത്തലായി ഉപയോഗിച്ചും—അടുത്ത തലമുറയിലെ താപ മാനേജ്മെന്റ് വസ്തുക്കളായി ഉയർന്നുവരുന്നു.
02 പ്രധാന നിർമ്മാണ രീതികൾ
വജ്രം/ചെമ്പ് തയ്യാറാക്കുന്നതിനുള്ള സാധാരണ രീതികളിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു: പൊടി ലോഹശാസ്ത്രം, ഉയർന്ന താപനിലയും ഉയർന്ന മർദ്ദവും ഉള്ള രീതി, ഉരുകൽ ഇമ്മർഷൻ രീതി, ഡിസ്ചാർജ് പ്ലാസ്മ സിന്ററിംഗ് രീതി, കോൾഡ് സ്പ്രേയിംഗ് രീതി മുതലായവ.
ഒറ്റക്കണിക വലിപ്പമുള്ള വജ്രം/ചെമ്പ് സംയുക്തങ്ങളുടെ വ്യത്യസ്ത തയ്യാറാക്കൽ രീതികൾ, പ്രക്രിയകൾ, ഗുണങ്ങൾ എന്നിവയുടെ താരതമ്യം.
| പാരാമീറ്റർ | പൊടി ലോഹശാസ്ത്രം | വാക്വം ഹോട്ട്-പ്രസ്സിംഗ് | സ്പാർക്ക് പ്ലാസ്മ സിന്ററിംഗ് (SPS) | ഉയർന്ന മർദ്ദം (HPHT) | കോൾഡ് സ്പ്രേ ഡിപ്പോസിഷൻ | മെൽറ്റ് ഇൻഫിൽട്രേഷൻ |
| വജ്ര തരം | എംബിഡി8 | എച്ച്എഫ്ഡി-ഡി | എംബിഡി8 | എംബിഡി4 | പി‌ഡി‌എ | എംബിഡി8/എച്ച്എച്ച്ഡി |
| മാട്രിക്സ് | 99.8% Cu പൊടി | 99.9% ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് Cu പൊടി | 99.9% Cu പൊടി | അലോയ്/ശുദ്ധമായ Cu പൊടി | ശുദ്ധമായ Cu പൊടി | ശുദ്ധമായ Cu ബൾക്ക്/വടി |
| ഇന്റർഫേസ് പരിഷ്ക്കരണം | – | – | – | ബി, ടിഐ, സിഐ, സിആർ, സിആർ, ഡബ്ല്യു, മോ | – | – |
| കണിക വലിപ്പം (μm) | 100 100 कालिक | 106–125 | 100–400 | 20–200 | 35–200 | 50–400 |
| വ്യാപ്ത ഭിന്നസംഖ്യ (%) | 20–60 | 40–60 | 35–60 | 60–90 | 20–40 | 60–65 |
| താപനില (°C) | 900 अनिक | 800–1050 | 880–950 | 1100–1300 | 350 മീറ്റർ | 1100–1300 |
| മർദ്ദം (MPa) | 110 (110) | 70 | 40–50 | 8000 ഡോളർ | 3 | 1–4 |
| സമയം (മിനിറ്റ്) | 60 | 60–180 | 20 | 6–10 | – | 5–30 |
| ആപേക്ഷിക സാന്ദ്രത (%) | 98.5 स्त्रीय98.5 | 99.2–99.7 | – | – | – | 99.4–99.7 |
| പ്രകടനം | ||||||
| ഒപ്റ്റിമൽ താപ ചാലകത (W/(m·K)) | 305 | 536 (536) | 687-ൽ നിന്ന് | 907 स्तु | – | 943 |
സാധാരണ ഡയ/ക്യൂ കോമ്പോസിറ്റ് ടെക്നിക്കുകളിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു:
(1)പൊടി ലോഹശാസ്ത്രം
മിക്സഡ് ഡയമണ്ട്/Cu പൊടികൾ ഒതുക്കി സിന്റർ ചെയ്യുന്നു. ചെലവ് കുറഞ്ഞതും ലളിതവുമാണെങ്കിലും, ഈ രീതി പരിമിതമായ സാന്ദ്രത, അസമമായ സൂക്ഷ്മഘടനകൾ, നിയന്ത്രിത സാമ്പിൾ അളവുകൾ എന്നിവ നൽകുന്നു.
Sഇന്ററിംഗ് യൂണിറ്റ്
(1)ഉയർന്ന മർദ്ദം (HPHT)
മൾട്ടി-ആൻവിൽ പ്രസ്സുകൾ ഉപയോഗിച്ച്, ഉരുകിയ Cu, അങ്ങേയറ്റത്തെ സാഹചര്യങ്ങളിൽ വജ്ര ലാറ്റിസുകളിലേക്ക് നുഴഞ്ഞുകയറുകയും സാന്ദ്രമായ സംയുക്തങ്ങൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, HPHT വിലയേറിയ അച്ചുകൾ ആവശ്യമാണ്, മാത്രമല്ല വലിയ തോതിലുള്ള ഉൽ‌പാദനത്തിന് അനുയോജ്യമല്ല.
Cയുബിക് പ്രസ്സ്
(1)മെൽറ്റ് ഇൻഫിൽട്രേഷൻ
മർദ്ദം ഉപയോഗിച്ചോ കാപ്പിലറി ഉപയോഗിച്ചോ ഉള്ള ഇൻഫിൽട്രേഷൻ വഴി ഉരുകിയ Cu വജ്ര പ്രീഫോമുകളിലേക്ക് തുളച്ചുകയറുന്നു. തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന സംയുക്തങ്ങൾ 446 W/(m·K) താപ ചാലകത കൈവരിക്കുന്നു.
(2)സ്പാർക്ക് പ്ലാസ്മ സിന്ററിംഗ് (SPS)
പൾസ്ഡ് കറന്റ് സമ്മർദ്ദത്തിൽ മിക്സഡ് പൊടികളെ വേഗത്തിൽ സിന്റർ ചെയ്യുന്നു. കാര്യക്ഷമമാണെങ്കിലും, വജ്ര ഭിന്നസംഖ്യ 65 വോളിയം% ത്തിൽ കൂടുതലാകുമ്പോൾ SPS പ്രകടനം കുറയുന്നു.
ഡിസ്ചാർജ് പ്ലാസ്മ സിന്ററിംഗ് സിസ്റ്റത്തിന്റെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം
(5) കോൾഡ് സ്പ്രേ ഡിപ്പോസിഷൻ
പൊടികൾ ത്വരിതപ്പെടുത്തി അടിവസ്ത്രങ്ങളിൽ നിക്ഷേപിക്കുന്നു. ഈ നവീന രീതി ഉപരിതല ഫിനിഷ് നിയന്ത്രണത്തിലും താപ പ്രകടന മൂല്യനിർണ്ണയത്തിലും വെല്ലുവിളികൾ നേരിടുന്നു.
03 ഇന്റർഫേസ് പരിഷ്കരണം
സംയുക്ത വസ്തുക്കൾ തയ്യാറാക്കുന്നതിന്, ഘടകങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള പരസ്പര നനവ് സംയുക്ത പ്രക്രിയയ്ക്ക് ആവശ്യമായ ഒരു മുൻവ്യവസ്ഥയാണ്, കൂടാതെ ഇന്റർഫേസ് ഘടനയെയും ഇന്റർഫേസ് ബോണ്ടിംഗ് അവസ്ഥയെയും ബാധിക്കുന്ന ഒരു പ്രധാന ഘടകവുമാണ്. വജ്രത്തിനും Cu നും ഇടയിലുള്ള ഇന്റർഫേസിലെ നനവ് ഇല്ലാത്ത അവസ്ഥ വളരെ ഉയർന്ന ഇന്റർഫേസ് താപ പ്രതിരോധത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. അതിനാൽ, വിവിധ സാങ്കേതിക മാർഗങ്ങളിലൂടെ രണ്ടിനുമിടയിലുള്ള ഇന്റർഫേസിൽ മോഡിഫിക്കേഷൻ ഗവേഷണം നടത്തേണ്ടത് വളരെ നിർണായകമാണ്. നിലവിൽ, വജ്രത്തിനും Cu മാട്രിക്സിനും ഇടയിലുള്ള ഇന്റർഫേസ് പ്രശ്നം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് പ്രധാനമായും രണ്ട് രീതികളുണ്ട്: (1) വജ്രത്തിന്റെ ഉപരിതല മോഡിഫിക്കേഷൻ ചികിത്സ; (2) ചെമ്പ് മാട്രിക്സിന്റെ അലോയിംഗ് ചികിത്സ.
മോഡിഫിക്കേഷൻ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം: (എ) വജ്രത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ നേരിട്ടുള്ള പ്ലേറ്റിംഗ്; (ബി) മാട്രിക്സ് അലോയിംഗ്
(1) വജ്രത്തിന്റെ ഉപരിതല പരിഷ്കരണം
മോ, ടി, ഡബ്ല്യു, സിആർ തുടങ്ങിയ സജീവ മൂലകങ്ങൾ ബലപ്പെടുത്തുന്ന ഘട്ടത്തിന്റെ ഉപരിതല പാളിയിൽ പൂശുന്നത് വജ്രത്തിന്റെ ഇന്റർഫേഷ്യൽ സവിശേഷതകൾ മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും അതുവഴി അതിന്റെ താപ ചാലകത വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യും. സിന്ററിംഗ് വഴി മുകളിൽ പറഞ്ഞ മൂലകങ്ങളെ വജ്രപ്പൊടിയുടെ ഉപരിതലത്തിലെ കാർബണുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിച്ച് ഒരു കാർബൈഡ് സംക്രമണ പാളി രൂപപ്പെടുത്താൻ പ്രാപ്തമാക്കും. ഇത് വജ്രത്തിനും ലോഹ അടിത്തറയ്ക്കും ഇടയിലുള്ള നനവ് അവസ്ഥ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നു, കൂടാതെ ഉയർന്ന താപനിലയിൽ വജ്രത്തിന്റെ ഘടന മാറുന്നത് തടയാൻ കോട്ടിംഗിന് കഴിയും.
(2) ചെമ്പ് മാട്രിക്സിന്റെ അലോയിംഗ്
വസ്തുക്കളുടെ സംയോജിത സംസ്കരണത്തിന് മുമ്പ്, ലോഹ ചെമ്പിൽ പ്രീ-അലോയിംഗ് ട്രീറ്റ്മെന്റ് നടത്തുന്നു, ഇത് പൊതുവെ ഉയർന്ന താപ ചാലകതയുള്ള സംയുക്ത വസ്തുക്കൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയും. കോപ്പർ മാട്രിക്സിലെ സജീവ ഘടകങ്ങൾ ഡോപ്പ് ചെയ്യുന്നത് വജ്രത്തിനും ചെമ്പിനും ഇടയിലുള്ള നനയ്ക്കൽ ആംഗിൾ ഫലപ്രദമായി കുറയ്ക്കുക മാത്രമല്ല, പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന് ശേഷം വജ്രം /Cu ഇന്റർഫേസിലെ കോപ്പർ മാട്രിക്സിൽ ഖര ലയിക്കുന്ന ഒരു കാർബൈഡ് പാളി സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യും. ഈ രീതിയിൽ, മെറ്റീരിയൽ ഇന്റർഫേസിൽ നിലവിലുള്ള മിക്ക വിടവുകളും പരിഷ്കരിക്കുകയും നികത്തുകയും ചെയ്യുന്നു, അതുവഴി താപ ചാലകത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.
04 ഉപസംഹാരം
നൂതന ചിപ്പുകളിൽ നിന്നുള്ള താപം കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നതിൽ പരമ്പരാഗത പാക്കേജിംഗ് മെറ്റീരിയലുകൾ പരാജയപ്പെടുന്നു. ട്യൂണബിൾ CTE, അൾട്രാഹൈ തെർമൽ കണ്ടക്ടിവിറ്റി എന്നിവയുള്ള ഡയ/ക്യു കമ്പോസിറ്റുകൾ, അടുത്ത തലമുറ ഇലക്ട്രോണിക്സിനുള്ള ഒരു പരിവർത്തന പരിഹാരത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു.
വ്യവസായത്തെയും വ്യാപാരത്തെയും സമന്വയിപ്പിക്കുന്ന ഒരു ഹൈടെക് സംരംഭമെന്ന നിലയിൽ, XKH ഡയമണ്ട്/കോപ്പർ കോമ്പോസിറ്റുകളുടെയും SiC/Al, Gr/Cu പോലുള്ള ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള മെറ്റൽ മാട്രിക്സ് കോമ്പോസിറ്റുകളുടെയും ഗവേഷണത്തിലും വികസനത്തിലും ഉത്പാദനത്തിലും ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു, ഇലക്ട്രോണിക് പാക്കേജിംഗ്, പവർ മൊഡ്യൂളുകൾ, എയ്‌റോസ്‌പേസ് എന്നീ മേഖലകൾക്കായി 900W/(m·K)-ൽ കൂടുതൽ താപ ചാലകതയുള്ള നൂതന താപ മാനേജ്മെന്റ് പരിഹാരങ്ങൾ നൽകുന്നു.
എക്സ്കെഎച്ച്'ഡയമണ്ട് ചെമ്പ് പൂശിയ ലാമിനേറ്റ് സംയുക്ത മെറ്റീരിയൽ:
പോസ്റ്റ് സമയം: മെയ്-12-2025