Cymhwyso Diemwnt mewn swbstradau Pecynnu Electronig Newydd

Mae technoleg microelectroneg fodern yn datblygu'n gyflym, ac mae systemau ac offer electronig yn datblygu i gyfeiriad integreiddio ar raddfa fawr, miniaturization, effeithlonrwydd uchel, a dibynadwyedd uchel. Bydd y cynnydd yn integreiddio systemau electronig yn arwain at ddwysedd pŵer cynyddol, yn ogystal â mwy o wres a gynhyrchir gan gydrannau electronig a gweithrediad cyffredinol y system. Felly, rhaid i becynnu effeithiol ddatrys problem afradu gwres systemau electronig.

Mae afradu gwres dyfais dda yn dibynnu ar ddyluniad strwythur afradu gwres wedi'i optimeiddio, dewis deunydd pacio (deunydd rhyngwyneb thermol a swbstrad afradu gwres), a'r broses weithgynhyrchu pecynnu. Yn eu plith, mae dewis deunydd y swbstrad yn gyswllt allweddol, sy'n effeithio'n uniongyrchol ar gost, perfformiad a dibynadwyedd y ddyfais. A siarad yn gyffredinol, mae angen i gymhwyso deunyddiau pecynnu electronig ystyried dau ofyniad perfformiad sylfaenol. Y cyntaf yw dargludedd thermol uchel i gyflawni trosglwyddiad gwres cyflym a sicrhau y gall y sglodion weithio'n sefydlog o dan amodau tymheredd delfrydol; ar yr un pryd, mae angen i'r deunydd pacio fod yn ddibynadwy. Cyfernod ehangu thermol addasadwy, er mwyn parhau i gydweddu â'r sglodion a phob lefel o ddeunyddiau pecynnu, a lleihau effeithiau andwyol straen thermol. Trac datblygu deunyddiau pecynnu electronig yw gwelliant parhaus ac optimeiddio'r ddau eiddo hyn.

 

Wrth gwrs, mae angen i ddeunyddiau swbstrad pecynnu newydd hefyd ystyried priodweddau eraill, megis gwrthedd uchel, cyson dielectrig isel, colled dielectrig, paru thermol da â silicon a gallium arsenide, gwastadrwydd wyneb uchel, priodweddau mecanyddol da a Rhwyddineb cynhyrchu diwydiannol a nodweddion eraill , felly mae dewis deunyddiau swbstrad pecynnu newydd yn fan poeth ar gyfer ymchwil a datblygu mewn gwahanol wledydd. Ar hyn o bryd, mae nifer o swbstradau pecynnu a ddefnyddir yn gyffredin yn cynnwys cerameg Al2O3, cerameg SiC, AlN a deunyddiau eraill.

 

Cyn gynted â 1929, datblygodd cwmni Almaeneg Siemens serameg Al2O3 yn llwyddiannus, ond mae cyfernod ehangu thermol a chysondeb dielectrig Al2O3 yn uwch na rhai crisialau sengl Si, ac nid yw'r dargludedd thermol yn ddigon uchel, felly nid yw swbstradau ceramig Al2O3 yn addas ar gyfer uchel. amlder, Power mawr, a ddefnyddir yn VLSI.

 

Yn dilyn hyn, daeth deunyddiau swbstrad ceramig dargludedd thermol uchel SiC, AlN, SI3N4, a diemwnt i mewn i'r farchnad yn raddol.

Mae dargludedd thermol cerameg SiC yn uchel iawn, a pho uchaf yw purdeb crisialu SiC, uchaf yw'r dargludedd thermol; anfantais fwyaf SiC yw bod y cysonyn dielectrig yn rhy uchel ac mae'r cryfder dielectrig yn isel, felly mae'n cyfyngu ar ei gymwysiadau amledd uchel ac mae'n addas ar gyfer pecynnu dwysedd isel yn unig.

 

Mae gan ddeunydd AlN briodweddau dielectrig rhagorol a phriodweddau cemegol sefydlog, yn enwedig mae ei gyfernod ehangu thermol yn cyfateb i silicon, fel y gellir ei ddefnyddio fel deunydd swbstrad pecynnu lled-ddargludyddion gyda rhagolygon datblygu gwych. Fodd bynnag, mae'r dargludedd thermol yn isel, a chan fod gan becynnu lled-ddargludyddion ofynion uwch ac uwch ar gyfer afradu gwres, mae gan ddeunyddiau AlN hefyd dagfa ddatblygu benodol.

 

Yn y diwedd, roedd diemwnt yn sefyll allan. Mae gan ddiamwnt briodweddau thermoffisegol cynhwysfawr da iawn. Ei ddargludedd thermol ar dymheredd ystafell yw {{0}}W/(m·K), a'i gyfernod ehangu thermol yw 0.8×10-6/K. Mae ganddo botensial mawr mewn lled-ddargludyddion, opteg, ac ati. Mae llawer o eiddo rhagorol, ond nid yw un diemwnt yn hawdd ei wneud yn ddeunyddiau pecynnu, ac mae'r gost yn uchel.

 

Yn ôl y rheol gymysgu, disgwylir i'r cyfansawdd matrics diemwnt / metel a baratowyd trwy ychwanegu gronynnau diemwnt i Ag, Cu, Al a matrics metel dargludedd thermol uchel arall ddod yn fath newydd o ddeunydd pecynnu electronig gyda chyfernod ehangu thermol isel a thermol uchel. dargludedd. Yn seiliedig ar y dargludedd trydanol rhagorol a dargludedd thermol uchel copr, datblygwyd deunydd cyfansawdd diemwnt / copr fel deunydd swbstrad ar gyfer pecynnu electronig, a chadarnhawyd bod gan y deunydd cyfansawdd diemwnt / copr blatio a sodredd da, sy'n cwrdd â'r Electronig mae angen cyfernod ehangu thermol isel a dargludedd thermol uchel ar ddeunyddiau swbstrad pecynnu, ac o'u cymharu ag aloion Mo / Cu, mae ganddynt ddwysedd is a phwysau ysgafnach.

 

Felly, cyfansoddion diemwnt / copr gyda diemwnt fel y cyfnod atgyfnerthu a chopr fel y deunydd matrics Gellir defnyddio deunyddiau ar gyfer pecynnu sglodion, a all wella perfformiad systemau offer electronig a helpu i leihau pwysau offer.

Gyda gwelliant parhaus problemau technegol mewn deunyddiau, dyfeisiau, ac ati, mae diemwnt wedi dod yn ddeunydd swbstrad gyda dargludedd thermol uchel ac afradu gwres da. Mae ganddo ragolygon cymhwysiad eang mewn amgylcheddau tymheredd uwch. Y deunydd lled-ddargludyddion gorau ar gyfer dyfeisiau dwysedd pŵer, mae ei botensial enfawr yn denu mwy a mwy o ymchwilwyr i ymroi iddo. Bydd potensial diemwnt yn cael ei ddatblygu'n raddol i ddiwallu anghenion y diwydiant lled-ddargludyddion yn y dyfodol a meddiannu lle mewn deunyddiau pecynnu electronig lled-ddargludyddion.