1980 களில் இருந்து, மின்னணு சுற்றுகளின் ஒருங்கிணைப்பு அடர்த்தி ஆண்டுக்கு 1.5× அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட விகிதத்தில் அதிகரித்து வருகிறது. அதிக ஒருங்கிணைப்பு செயல்பாட்டின் போது அதிக மின்னோட்ட அடர்த்தி மற்றும் வெப்ப உற்பத்திக்கு வழிவகுக்கிறது.இந்த வெப்பம் திறமையாகச் சிதறடிக்கப்படாவிட்டால், அது வெப்பச் செயலிழப்பை ஏற்படுத்தி மின்னணு கூறுகளின் ஆயுளைக் குறைக்கும்.
அதிகரித்து வரும் வெப்ப மேலாண்மை தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய, சிறந்த வெப்ப கடத்துத்திறன் கொண்ட மேம்பட்ட மின்னணு பேக்கேஜிங் பொருட்கள் விரிவாக ஆராய்ச்சி செய்யப்பட்டு மேம்படுத்தப்பட்டு வருகின்றன.
வைரம்/செம்பு கூட்டுப் பொருள்
01 வைரம் மற்றும் செம்பு
பாரம்பரிய பேக்கேஜிங் பொருட்களில் மட்பாண்டங்கள், பிளாஸ்டிக்குகள், உலோகங்கள் மற்றும் அவற்றின் உலோகக் கலவைகள் அடங்கும். BeO மற்றும் AlN போன்ற மட்பாண்டங்கள் குறைக்கடத்திகளுடன் பொருந்தக்கூடிய CTEகள், நல்ல வேதியியல் நிலைத்தன்மை மற்றும் மிதமான வெப்ப கடத்துத்திறனைக் காட்டுகின்றன. இருப்பினும், அவற்றின் சிக்கலான செயலாக்கம், அதிக விலை (குறிப்பாக நச்சு BeO), மற்றும் உடையக்கூடிய தன்மை பயன்பாடுகளைக் கட்டுப்படுத்துகின்றன. பிளாஸ்டிக் பேக்கேஜிங் குறைந்த விலை, குறைந்த எடை மற்றும் காப்பு ஆகியவற்றை வழங்குகிறது, ஆனால் மோசமான வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் உயர் வெப்பநிலை உறுதியற்ற தன்மையால் பாதிக்கப்படுகிறது. தூய உலோகங்கள் (Cu, Ag, Al) அதிக வெப்ப கடத்துத்திறனைக் கொண்டிருக்கின்றன, ஆனால் அதிகப்படியான CTE ஐக் கொண்டுள்ளன, அதே நேரத்தில் உலோகக் கலவைகள் (Cu-W, Cu-Mo) வெப்ப செயல்திறனை சமரசம் செய்கின்றன. எனவே, அதிக வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் உகந்த CTE ஐ சமநிலைப்படுத்தும் புதிய பேக்கேஜிங் பொருட்கள் அவசரமாகத் தேவைப்படுகின்றன.
| வலுவூட்டல் | வெப்ப கடத்துத்திறன் (W/(m·K)) | CTE (×10⁻⁶/℃) | அடர்த்தி (கிராம்/செ.மீ³) |
| வைரம் | 700–2000 | 0.9–1.7 | 3.52 (ஆங்கிலம்) |
| BeO துகள்கள் | 300 மீ | 4.1 अंगिरामान | 3.01 (ஆங்கிலம்) |
| AlN துகள்கள் | 150–250 | 2.69 (ஆங்கிலம்) | 3.26 (ஆங்கிலம்) |
| SiC துகள்கள் | 80–200 | 4.0 தமிழ் | 3.21 (ஆங்கிலம்) |
| B₄C துகள்கள் | 29–67 | 4.4 अंगिरामान | 2.52 (ஆங்கிலம்) |
| போரான் ஃபைபர் | 40 | ~5.0 | 2.6 समाना2.6 समाना 2.6 सम |
| TiC துகள்கள் | 40 | 7.4 (ஆங்கிலம்) | 4.92 (ஆங்கிலம்) |
| Al₂O₃ துகள்கள் | 20–40 | 4.4 अंगिरामान | 3.98 மகிழுந்து |
| SiC விஸ்கர்ஸ் | 32 | 3.4. | – |
| Si₃N₄ துகள்கள் | 28 | 1.44 (ஆங்கிலம்) | 3.18 (எண் 3.18) |
| TiB₂ துகள்கள் | 25 | 4.6 अंगिरामान | 4.5 अनुक्षित |
| SiO₂ துகள்கள் | 1.4 संपिती्पित्रिती स्पित्र | <1.0 <1.0 | 2.65 (ஆங்கிலம்) |
வைரம், அறியப்பட்ட கடினமான இயற்கைப் பொருளான (மோஸ் 10), விதிவிலக்கான பண்புகளையும் கொண்டுள்ளது.வெப்ப கடத்துத்திறன் (200–2200 W/(m·K)).
வைர நுண் தூள்
செம்பு, உடன் அதிக வெப்ப/மின் கடத்துத்திறன் (401 W/(m·K)), நீர்த்துப்போகும் தன்மை மற்றும் செலவுத் திறன் ஆகியவை IC களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
இந்தப் பண்புகளை இணைத்து,வைரம்/செம்பு (Dia/Cu) கலவைகள்—Cu ஐ அணியாகவும், வைரத்தை வலுவூட்டலாகவும் கொண்டு—அடுத்த தலைமுறை வெப்ப மேலாண்மை பொருட்களாக உருவாகி வருகின்றன.
02 முக்கிய உற்பத்தி முறைகள்
வைரம்/தாமிரம் தயாரிப்பதற்கான பொதுவான முறைகள் பின்வருமாறு: தூள் உலோகம், உயர் வெப்பநிலை மற்றும் உயர் அழுத்த முறை, உருகும் மூழ்கும் முறை, வெளியேற்ற பிளாஸ்மா சின்டரிங் முறை, குளிர் தெளிக்கும் முறை, முதலியன.
ஒற்றைத் துகள் அளவுள்ள வைரம்/செம்பு கலவைகளின் பல்வேறு தயாரிப்பு முறைகள், செயல்முறைகள் மற்றும் பண்புகளின் ஒப்பீடு.
| அளவுரு | தூள் உலோகம் | வெற்றிட வெப்ப அழுத்துதல் | தீப்பொறி பிளாஸ்மா சின்டரிங் (SPS) | உயர் அழுத்த உயர் வெப்பநிலை (HPHT) | குளிர் தெளிப்பு படிவு | உருகும் ஊடுருவல் |
| வைர வகை | எம்பிடி8 | HFD-D | எம்பிடி8 | எம்பிடி4 | பிடிஏ | எம்பிடி8/எச்எச்டி |
| அணி | 99.8% Cu தூள் | 99.9% மின்னாற்பகுப்பு Cu தூள் | 99.9% Cu தூள் | அலாய்/தூய Cu தூள் | தூய Cu தூள் | தூய Cu மொத்த/தண்டு |
| இடைமுக மாற்றம் | – | – | – | B, Ti, Si, Cr, Zr, W, Mo | – | – |
| துகள் அளவு (μm) | 100 மீ | 106–125 | 100–400 | 20–200 | 35–200 | 50–400 |
| தொகுதி பின்னம் (%) | 20–60 | 40–60 | 35–60 | 60–90 | 20–40 | 60–65 |
| வெப்பநிலை (°C) | 900 மீ | 800–1050 | 880–950 | 1100–1300 | 350 மீ | 1100–1300 |
| அழுத்தம் (MPa) | 110 தமிழ் | 70 | 40–50 | 8000 ரூபாய் | 3 | 1–4 |
| நேரம் (நிமிடம்) | 60 | 60–180 | 20 | 6–10 | – | 5–30 |
| ஒப்பீட்டு அடர்த்தி (%) | 98.5 समानी தமிழ் | 99.2–99.7 | – | – | – | 99.4–99.7 |
| செயல்திறன் | ||||||
| உகந்த வெப்ப கடத்துத்திறன் (W/(m·K)) | 305 தமிழ் | 536 - | 687 - | 907 समान (907) தமிழ் | – | 943 - अनिकाला (அ) 943 - अनिका |
பொதுவான Dia/Cu கூட்டு நுட்பங்கள் பின்வருமாறு:
(1)தூள் உலோகம்
கலப்பு வைரம்/Cu பொடிகள் சுருக்கப்பட்டு சின்டர் செய்யப்படுகின்றன. செலவு குறைந்ததாகவும் எளிமையாகவும் இருந்தாலும், இந்த முறை வரையறுக்கப்பட்ட அடர்த்தி, சீரற்ற நுண் கட்டமைப்புகள் மற்றும் வரையறுக்கப்பட்ட மாதிரி பரிமாணங்களை அளிக்கிறது.
Sஇடைநிலை அலகு
(1)உயர் அழுத்த உயர் வெப்பநிலை (HPHT)
பல-சொம்பு அழுத்தங்களைப் பயன்படுத்தி, உருகிய Cu, தீவிர நிலைமைகளின் கீழ் வைர லட்டுகளை ஊடுருவி, அடர்த்தியான கலவைகளை உருவாக்குகிறது. இருப்பினும், HPHT க்கு விலையுயர்ந்த அச்சுகள் தேவைப்படுகின்றன மற்றும் பெரிய அளவிலான உற்பத்திக்கு பொருத்தமற்றவை.
Cயூபிக் பிரஸ்
(1)உருகும் ஊடுருவல்
உருகிய Cu, அழுத்தம்-உதவி அல்லது தந்துகி-இயக்கப்படும் ஊடுருவல் வழியாக வைர முன்வடிவங்களை ஊடுருவிச் செல்கிறது. இதன் விளைவாக வரும் கலவைகள் >446 W/(m·K) வெப்ப கடத்துத்திறனை அடைகின்றன.
(2)தீப்பொறி பிளாஸ்மா சின்டரிங் (SPS)
துடிப்பு மின்னோட்டம் அழுத்தத்தின் கீழ் கலப்பு பொடிகளை விரைவாக சிண்டர் செய்கிறது. திறமையானதாக இருந்தாலும், வைர பின்னங்கள் 65 vol% க்கும் அதிகமாக இருக்கும்போது SPS செயல்திறன் குறைகிறது.
வெளியேற்ற பிளாஸ்மா சின்டரிங் அமைப்பின் திட்ட வரைபடம்
(5) குளிர் தெளிப்பு படிவு
பொடிகள் துரிதப்படுத்தப்பட்டு அடி மூலக்கூறுகளில் வைக்கப்படுகின்றன. இந்த புதிய முறை மேற்பரப்பு பூச்சு கட்டுப்பாடு மற்றும் வெப்ப செயல்திறன் சரிபார்ப்பில் சவால்களை எதிர்கொள்கிறது.
03 இடைமுக மாற்றம்
கூட்டுப் பொருட்களைத் தயாரிப்பதற்கு, கூறுகளுக்கு இடையேயான பரஸ்பர ஈரமாக்கல், கூட்டுச் செயல்முறைக்கு அவசியமான ஒரு முன்நிபந்தனையாகும், மேலும் இடைமுக அமைப்பு மற்றும் இடைமுக பிணைப்பு நிலையைப் பாதிக்கும் ஒரு முக்கிய காரணியாகும். வைரம் மற்றும் Cu இடையேயான இடைமுகத்தில் ஈரமாக்காத நிலை மிக உயர்ந்த இடைமுக வெப்ப எதிர்ப்பிற்கு வழிவகுக்கிறது. எனவே, பல்வேறு தொழில்நுட்ப வழிமுறைகள் மூலம் இரண்டிற்கும் இடையிலான இடைமுகத்தில் மாற்ற ஆராய்ச்சியை மேற்கொள்வது மிகவும் முக்கியமானது. தற்போது, வைரம் மற்றும் Cu மேட்ரிக்ஸுக்கு இடையிலான இடைமுக சிக்கலை மேம்படுத்துவதற்கு முக்கியமாக இரண்டு முறைகள் உள்ளன: (1) வைரத்தின் மேற்பரப்பு மாற்ற சிகிச்சை; (2) செப்பு மேட்ரிக்ஸின் கலவை சிகிச்சை.
மாற்றியமைத்தல் திட்ட வரைபடம்: (அ) வைரத்தின் மேற்பரப்பில் நேரடி முலாம் பூசுதல்; (ஆ) அணி கலவையாக்கம்
(1) வைரத்தின் மேற்பரப்பு மாற்றம்
வலுவூட்டும் கட்டத்தின் மேற்பரப்பு அடுக்கில் Mo, Ti, W மற்றும் Cr போன்ற செயலில் உள்ள கூறுகளை முலாம் பூசுவது வைரத்தின் இடைமுக பண்புகளை மேம்படுத்தலாம், இதன் மூலம் அதன் வெப்ப கடத்துத்திறனை அதிகரிக்கும். சின்டரிங் மேற்கூறிய கூறுகளை வைரப் பொடியின் மேற்பரப்பில் உள்ள கார்பனுடன் வினைபுரிந்து ஒரு கார்பைடு மாற்ற அடுக்கை உருவாக்க உதவும். இது வைரத்திற்கும் உலோகத் தளத்திற்கும் இடையிலான ஈரமாக்கும் நிலையை மேம்படுத்துகிறது, மேலும் பூச்சு அதிக வெப்பநிலையில் வைரத்தின் அமைப்பு மாறுவதைத் தடுக்கலாம்.
(2) செப்பு அணி கலவையாக்கம்
பொருட்களின் கூட்டு செயலாக்கத்திற்கு முன், உலோக தாமிரத்தில் முன்-கலப்பு சிகிச்சை மேற்கொள்ளப்படுகிறது, இது பொதுவாக அதிக வெப்ப கடத்துத்திறன் கொண்ட கூட்டுப் பொருட்களை உருவாக்க முடியும். செப்பு மேட்ரிக்ஸில் செயலில் உள்ள கூறுகளை டோப்பிங் செய்வது வைரத்திற்கும் தாமிரத்திற்கும் இடையிலான ஈரமாக்கும் கோணத்தை திறம்படக் குறைப்பது மட்டுமல்லாமல், எதிர்வினைக்குப் பிறகு வைரம் /Cu இடைமுகத்தில் உள்ள செப்பு மேட்ரிக்ஸில் திடமாக கரையக்கூடிய ஒரு கார்பைடு அடுக்கையும் உருவாக்குகிறது. இந்த வழியில், பொருள் இடைமுகத்தில் இருக்கும் பெரும்பாலான இடைவெளிகள் மாற்றியமைக்கப்பட்டு நிரப்பப்படுகின்றன, இதன் மூலம் வெப்ப கடத்துத்திறனை மேம்படுத்துகின்றன.
04 முடிவுரை
மேம்பட்ட சில்லுகளிலிருந்து வெப்பத்தை நிர்வகிப்பதில் வழக்கமான பேக்கேஜிங் பொருட்கள் தோல்வியடைகின்றன. சரிசெய்யக்கூடிய CTE மற்றும் மிக உயர்ந்த வெப்ப கடத்துத்திறன் கொண்ட Dia/Cu கலவைகள், அடுத்த தலைமுறை மின்னணுவியலுக்கான ஒரு உருமாறும் தீர்வைக் குறிக்கின்றன.
தொழில் மற்றும் வர்த்தகத்தை ஒருங்கிணைக்கும் ஒரு உயர் தொழில்நுட்ப நிறுவனமாக, XKH வைரம்/செம்பு கலவைகள் மற்றும் SiC/Al மற்றும் Gr/Cu போன்ற உயர் செயல்திறன் கொண்ட உலோக மேட்ரிக்ஸ் கலவைகளின் ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாடு மற்றும் உற்பத்தியில் கவனம் செலுத்துகிறது, மின்னணு பேக்கேஜிங், பவர் தொகுதிகள் மற்றும் விண்வெளி துறைகளுக்கு 900W/(m·K) க்கும் அதிகமான வெப்ப கடத்துத்திறன் கொண்ட புதுமையான வெப்ப மேலாண்மை தீர்வுகளை வழங்குகிறது.
எக்ஸ்கேஹெச்'வைர செம்பு பூசப்பட்ட லேமினேட் கூட்டுப் பொருள்:
இடுகை நேரம்: மே-12-2025