1980ల నుండి, ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్‌ల ఇంటిగ్రేషన్ సాంద్రత వార్షికంగా 1.5× లేదా అంతకంటే ఎక్కువ రేటుతో పెరుగుతోంది. అధిక ఇంటిగ్రేషన్ ఆపరేషన్ సమయంలో ఎక్కువ కరెంట్ సాంద్రతలు మరియు ఉష్ణ ఉత్పత్తికి దారితీస్తుంది.ఈ వేడిని సమర్థవంతంగా వెదజల్లకపోతే, అది ఉష్ణ వైఫల్యానికి కారణమవుతుంది మరియు ఎలక్ట్రానిక్ భాగాల జీవితకాలం తగ్గిస్తుంది.
పెరుగుతున్న ఉష్ణ నిర్వహణ డిమాండ్లను తీర్చడానికి, అత్యుత్తమ ఉష్ణ వాహకత కలిగిన అధునాతన ఎలక్ట్రానిక్ ప్యాకేజింగ్ పదార్థాలను విస్తృతంగా పరిశోధించి, ఆప్టిమైజ్ చేస్తున్నారు.
వజ్రం/రాగి మిశ్రమ పదార్థం
01 వజ్రం మరియు రాగి
సాంప్రదాయ ప్యాకేజింగ్ పదార్థాలలో సిరామిక్స్, ప్లాస్టిక్స్, లోహాలు మరియు వాటి మిశ్రమాలు ఉన్నాయి. BeO మరియు AlN వంటి సిరామిక్స్ సెమీకండక్టర్లకు సరిపోయే CTE లు, మంచి రసాయన స్థిరత్వం మరియు మితమైన ఉష్ణ వాహకతను ప్రదర్శిస్తాయి. అయితే, వాటి సంక్లిష్ట ప్రాసెసింగ్, అధిక ధర (ముఖ్యంగా విషపూరితమైన BeO), మరియు పెళుసుదనం అనువర్తనాలను పరిమితం చేస్తాయి. ప్లాస్టిక్ ప్యాకేజింగ్ తక్కువ ధర, తక్కువ బరువు మరియు ఇన్సులేషన్‌ను అందిస్తుంది కానీ పేలవమైన ఉష్ణ వాహకత మరియు అధిక-ఉష్ణోగ్రత అస్థిరతతో బాధపడుతోంది. స్వచ్ఛమైన లోహాలు (Cu, Ag, Al) అధిక ఉష్ణ వాహకతను కలిగి ఉంటాయి కానీ అధిక CTEని కలిగి ఉంటాయి, అయితే మిశ్రమాలు (Cu-W, Cu-Mo) ఉష్ణ పనితీరును రాజీ చేస్తాయి. అందువల్ల, అధిక ఉష్ణ వాహకత మరియు సరైన CTEని సమతుల్యం చేసే నవల ప్యాకేజింగ్ పదార్థాలు అత్యవసరంగా అవసరం.
| బలోపేతం | ఉష్ణ వాహకత (W/(m·K)) | CTE (×10⁻⁶/℃) | సాంద్రత (గ్రా/సెం.మీ³) |
| వజ్రం | 700–2000 | 0.9–1.7 | 3.52 తెలుగు |
| BeO కణాలు | 300లు | 4.1 अनुक्षित | 3.01 समानिक समानी स्तुत्र |
| AlN కణాలు | 150–250 | 2.69 తెలుగు | 3.26 తెలుగు |
| SiC కణాలు | 80–200 | 4.0 తెలుగు | 3.21 తెలుగు |
| B₄C కణాలు | 29–67 | 4.4 अगिराला | 2.52 తెలుగు |
| బోరాన్ ఫైబర్ | 40 | ~5.0 | 2.6 समानिक समानी |
| TiC కణాలు | 40 | 7.4 | 4.92 తెలుగు |
| Al₂O₃ కణాలు | 20–40 | 4.4 अगिराला | 3.98 తెలుగు |
| SiC మీసాలు | 32 | 3.4 | – |
| Si₃N₄ కణాలు | 28 | 1.44 తెలుగు | 3.18 |
| TiB₂ కణాలు | 25 | 4.6 अगिराल | 4.5 अगिराला |
| SiO₂ కణాలు | 1.4 | <1.0 <1.0 | 2.65 మాగ్నెటిక్ |
వజ్రం, తెలిసిన అత్యంత కఠినమైన సహజ పదార్థం (మోహ్స్ 10), అసాధారణమైన లక్షణాలను కూడా కలిగి ఉందిఉష్ణ వాహకత (200–2200 W/(m·K)).
డైమండ్ మైక్రో-పౌడర్
రాగి, తో అధిక ఉష్ణ/విద్యుత్ వాహకత (401 W/(m·K)), డక్టిలిటీ మరియు ఖర్చు సామర్థ్యం, ICలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి.
ఈ లక్షణాలను కలిపి,వజ్రం/రాగి (డయా/క్యూ) మిశ్రమాలు- Cu ను మాతృకగా మరియు వజ్రాన్ని ఉపబలంగా కలిగి - తరువాతి తరం ఉష్ణ నిర్వహణ పదార్థాలుగా ఉద్భవిస్తున్నాయి.
02 కీలక ఫ్యాబ్రికేషన్ పద్ధతులు
వజ్రం/రాగిని తయారు చేయడానికి సాధారణ పద్ధతులు: పొడి లోహశాస్త్రం, అధిక-ఉష్ణోగ్రత మరియు అధిక-పీడన పద్ధతి, కరిగే ఇమ్మర్షన్ పద్ధతి, ఉత్సర్గ ప్లాస్మా సింటరింగ్ పద్ధతి, కోల్డ్ స్ప్రేయింగ్ పద్ధతి మొదలైనవి.
ఒకే కణ పరిమాణం గల వజ్రం/రాగి మిశ్రమాల యొక్క వివిధ తయారీ పద్ధతులు, ప్రక్రియలు మరియు లక్షణాల పోలిక.
| పరామితి | పౌడర్ మెటలర్జీ | వాక్యూమ్ హాట్-ప్రెస్సింగ్ | స్పార్క్ ప్లాస్మా సింటరింగ్ (SPS) | అధిక పీడన అధిక ఉష్ణోగ్రత (HPHT) | కోల్డ్ స్ప్రే డిపాజిషన్ | మెల్ట్ ఇన్ఫిల్ట్రేషన్ |
| వజ్ర రకం | MBD8 తెలుగు in లో | హెచ్‌ఎఫ్‌డి-డి | MBD8 తెలుగు in లో | MBD4 తెలుగు in లో | పిడిఎ | MBD8/HHD తెలుగు in లో |
| మాతృక | 99.8% Cu పొడి | 99.9% విద్యుద్విశ్లేషణ Cu పౌడర్ | 99.9% Cu పొడి | మిశ్రమం/శుద్ధ Cu పొడి | స్వచ్ఛమైన Cu పొడి | స్వచ్ఛమైన Cu బల్క్/రాడ్ |
| ఇంటర్‌ఫేస్ సవరణ | – | – | – | బి, టి, సి, క్ర, జ్య, డబ్ల్యూ, మో | – | – |
| కణ పరిమాణం (μm) | 100 లు | 106–125 | 100–400 | 20–200 | 35–200 | 50–400 |
| వాల్యూమ్ భిన్నం (%) | 20–60 | 40–60 | 35–60 | 60–90 | 20–40 | 60–65 |
| ఉష్ణోగ్రత (°C) | 900 अनुग | 800–1050 | 880–950 | 1100–1300 | 350 తెలుగు | 1100–1300 |
| పీడనం (MPa) | 110 తెలుగు | 70 | 40–50 | 8000 నుండి 8000 వరకు | 3 | 1–4 |
| సమయం (నిమి) | 60 | 60–180 | 20 | 6–10 | – | 5–30 |
| సాపేక్ష సాంద్రత (%) | 98.5 समानी स्तुत्री తెలుగు | 99.2–99.7 | – | – | – | 99.4–99.7 |
| ప్రదర్శన | ||||||
| ఆప్టిమల్ థర్మల్ కండక్టివిటీ (W/(m·K)) | 305 తెలుగు in లో | 536 తెలుగు in లో | 687 తెలుగు in లో | 907 తెలుగు in లో | – | 943 समानिका समान |
సాధారణ డయా/క్యూ మిశ్రమ పద్ధతులు:
(1)పౌడర్ మెటలర్జీ
మిశ్రమ వజ్రం/Cu పౌడర్‌లను కుదించి, సింటరింగ్ చేస్తారు. ఖర్చుతో కూడుకున్నది మరియు సరళమైనది అయినప్పటికీ, ఈ పద్ధతి పరిమిత సాంద్రత, అసంపూర్ణ సూక్ష్మ నిర్మాణాలు మరియు పరిమితం చేయబడిన నమూనా కొలతలు ఇస్తుంది.
Sఇంటర్నింగ్ యూనిట్
(1)అధిక పీడన అధిక ఉష్ణోగ్రత (HPHT)
మల్టీ-అన్విల్ ప్రెస్‌లను ఉపయోగించి, కరిగిన Cu తీవ్రమైన పరిస్థితులలో వజ్ర లాటిస్‌లలోకి చొరబడి, దట్టమైన మిశ్రమాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అయితే, HPHTకి ఖరీదైన అచ్చులు అవసరం మరియు పెద్ద ఎత్తున ఉత్పత్తికి అనుకూలం కాదు.
Cయుబిక్ ప్రెస్
(1)మెల్ట్ ఇన్ఫిల్ట్రేషన్
కరిగిన Cu పీడన-సహాయక లేదా కేశనాళిక-ఆధారిత చొరబాటు ద్వారా వజ్ర పూర్వరూపాలను వ్యాపింపజేస్తుంది. ఫలితంగా వచ్చే మిశ్రమాలు >446 W/(m·K) ఉష్ణ వాహకతను సాధిస్తాయి.
(2)స్పార్క్ ప్లాస్మా సింటరింగ్ (SPS)
పల్స్డ్ కరెంట్ ఒత్తిడిలో మిశ్రమ పౌడర్‌లను వేగంగా సింటర్ చేస్తుంది. సమర్థవంతంగా ఉన్నప్పటికీ, వజ్ర భిన్నాలు >65 వాల్యూమ్% వద్ద SPS పనితీరు క్షీణిస్తుంది.
డిశ్చార్జ్ ప్లాస్మా సింటరింగ్ సిస్టమ్ యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం
(5) కోల్డ్ స్ప్రే డిపాజిషన్
పొడులను వేగవంతం చేసి ఉపరితలాలపై జమ చేస్తారు. ఈ నూతన పద్ధతి ఉపరితల ముగింపు నియంత్రణ మరియు ఉష్ణ పనితీరు ధ్రువీకరణలో సవాళ్లను ఎదుర్కొంటుంది.
03 ఇంటర్‌ఫేస్ సవరణ
మిశ్రమ పదార్థాల తయారీకి, భాగాల మధ్య పరస్పర చెమ్మగిల్లడం అనేది మిశ్రమ ప్రక్రియకు అవసరమైన అవసరం మరియు ఇంటర్‌ఫేస్ నిర్మాణం మరియు ఇంటర్‌ఫేస్ బంధన స్థితిని ప్రభావితం చేసే ముఖ్యమైన అంశం. వజ్రం మరియు Cu మధ్య ఇంటర్‌ఫేస్ వద్ద తడి చేయని పరిస్థితి చాలా ఎక్కువ ఇంటర్‌ఫేస్ ఉష్ణ నిరోధకతకు దారితీస్తుంది. అందువల్ల, వివిధ సాంకేతిక మార్గాల ద్వారా రెండింటి మధ్య ఇంటర్‌ఫేస్‌పై సవరణ పరిశోధన నిర్వహించడం చాలా కీలకం. ప్రస్తుతం, వజ్రం మరియు Cu మాతృక మధ్య ఇంటర్‌ఫేస్ సమస్యను మెరుగుపరచడానికి ప్రధానంగా రెండు పద్ధతులు ఉన్నాయి: (1) వజ్రం యొక్క ఉపరితల మార్పు చికిత్స; (2) రాగి మాతృక యొక్క మిశ్రమ చికిత్స.
సవరణ స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం: (ఎ) వజ్రం ఉపరితలంపై ప్రత్యక్ష లేపనం; (బి) మాతృక మిశ్రమలోహం
(1) వజ్రం ఉపరితల మార్పు
ఉపబల దశ యొక్క ఉపరితల పొరపై Mo, Ti, W మరియు Cr వంటి క్రియాశీల మూలకాలను పూత పూయడం వలన వజ్రం యొక్క ఇంటర్‌ఫేషియల్ లక్షణాలను మెరుగుపరచవచ్చు, తద్వారా దాని ఉష్ణ వాహకత పెరుగుతుంది. సింటరింగ్ చేయడం వలన పైన పేర్కొన్న మూలకాలు వజ్ర పొడి ఉపరితలంపై కార్బన్‌తో చర్య జరిపి కార్బైడ్ పరివర్తన పొరను ఏర్పరుస్తాయి. ఇది వజ్రం మరియు లోహ స్థావరం మధ్య చెమ్మగిల్లడం స్థితిని ఆప్టిమైజ్ చేస్తుంది మరియు పూత అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద వజ్రం నిర్మాణం మారకుండా నిరోధించవచ్చు.
(2) రాగి మాతృక మిశ్రమం
పదార్థాల మిశ్రమ ప్రాసెసింగ్‌కు ముందు, లోహ రాగిపై ప్రీ-మిశ్రమ చికిత్స నిర్వహిస్తారు, ఇది సాధారణంగా అధిక ఉష్ణ వాహకత కలిగిన మిశ్రమ పదార్థాలను ఉత్పత్తి చేయగలదు. రాగి మాతృకలో క్రియాశీల మూలకాలను డోపింగ్ చేయడం వల్ల వజ్రం మరియు రాగి మధ్య చెమ్మగిల్లడం కోణాన్ని సమర్థవంతంగా తగ్గించడమే కాకుండా, ప్రతిచర్య తర్వాత వజ్రం /Cu ఇంటర్‌ఫేస్ వద్ద రాగి మాతృకలో ఘన కరిగే కార్బైడ్ పొరను కూడా ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఈ విధంగా, పదార్థ ఇంటర్‌ఫేస్ వద్ద ఉన్న చాలా ఖాళీలు సవరించబడతాయి మరియు పూరించబడతాయి, తద్వారా ఉష్ణ వాహకత మెరుగుపడుతుంది.
04 ముగింపు
అధునాతన చిప్‌ల నుండి వేడిని నిర్వహించడంలో సాంప్రదాయ ప్యాకేజింగ్ పదార్థాలు తక్కువగా ఉంటాయి. ట్యూనబుల్ CTE మరియు అల్ట్రాహై థర్మల్ కండక్టివిటీ కలిగిన డయా/క్యూ కాంపోజిట్‌లు, తదుపరి తరం ఎలక్ట్రానిక్స్ కోసం పరివర్తనాత్మక పరిష్కారాన్ని సూచిస్తాయి.
పరిశ్రమ మరియు వాణిజ్యాన్ని అనుసంధానించే హై-టెక్ ఎంటర్‌ప్రైజ్‌గా, XKH వజ్రం/రాగి మిశ్రమాలు మరియు SiC/Al మరియు Gr/Cu వంటి అధిక-పనితీరు గల మెటల్ మ్యాట్రిక్స్ మిశ్రమాల పరిశోధన మరియు అభివృద్ధి మరియు ఉత్పత్తిపై దృష్టి పెడుతుంది, ఎలక్ట్రానిక్ ప్యాకేజింగ్, పవర్ మాడ్యూల్స్ మరియు ఏరోస్పేస్ రంగాలకు 900W/(m·K) కంటే ఎక్కువ ఉష్ణ వాహకతతో వినూత్న ఉష్ణ నిర్వహణ పరిష్కారాలను అందిస్తుంది.
ఎక్స్‌కెహెచ్'డైమండ్ కాపర్ క్లాడ్ లామినేట్ కాంపోజిట్ మెటీరియల్:
పోస్ట్ సమయం: మే-12-2025