Дималлой
Dymalloy представляет собой композит с металлической матрицей , состоящий из матрицы сплава 20% меди и серебра 80% с типа алмазом I. [ 1 ] Он имеет очень высокую теплопроводность — 420 Вт/(м·К), а его тепловое расширение можно регулировать в соответствии с другими материалами, например, чипами из кремния и арсенида галлия . В основном он используется в микроэлектронике в качестве подложки для мощных и плотных многокристальных модулей , где он помогает отводить ненужное тепло . [ 2 ]
Dymalloy был разработан в рамках CRADA между Sun Microsystems и Ливерморской национальной лабораторией Лоуренса . Впервые он был исследован для использования в космической электронике в рамках проекта Brilliant Pebbles . [ 3 ] Дималлой изготавливается из алмазного порошка размером около 25 микрометров. Зерна покрыты методом физического осаждения из паровой фазы слоем сплава вольфрама с 26% рения толщиной 10 нанометров , образующим слой карбида вольфрама , который способствует склеиванию, затем покрывают 100 нанометрами меди, чтобы избежать окисления карбидов, затем уплотняют в форме и пропитывают. с расплавленным медно-серебряным сплавом. Добавление 55 об.% алмаза дает материал с тепловым расширением, соответствующим тепловому расширению арсенида галлия ; немного большее количество алмаза позволяет сравнить его с кремнием . Вместо медно-серебряного сплава можно использовать медь, но более высокая температура плавления может вызвать частичное превращение алмаза в графит . Материал демонстрирует некоторую пластичность. Высокая механическая нагрузка вызывает хрупкое разрушение алмазных зерен и пластическое разрушение матрицы. [ 1 ] Алмазные зерна придают сплаву определенную текстуру поверхности; Если требуется гладкая поверхность, сплав можно гальванизировать и отполировать.
В 1996 году цена подложки размером 10×10×0,1 см составляла 200 долларов США. [ 4 ]
Подобные сплавы возможны с металлической фазой одного или нескольких из серебра , меди , золота , алюминия , магния и цинка . Карбидообразующий циркония металл может быть выбран из титана , , , гафния , ванадия , ниобия , тантала и хрома где Ti, Zr и Hf являются предпочтительными. Количество карбидообразующего металла должно быть достаточным для покрытия не менее 25% алмазных зерен, так как в противном случае связь будет недостаточной, а теплообмен между матрицей и алмазными зернами будет слабым, что приводит к потере эффективности до уровня только основного металла. Материал может деформироваться при более высоких температурах, и его температура должна быть низкой, чтобы предотвратить образование слишком толстого карбидного слоя, который будет препятствовать теплопередаче. Объем алмаза должен быть выше 30 об.%, поскольку более низкое соотношение не обеспечивает существенного увеличения теплопроводности, и ниже 70 об.%, поскольку более высокое содержание алмаза затрудняет согласование теплового расширения с полупроводниками. Зерна также должны быть окружены металлом, чтобы избежать деформации из-за разных коэффициентов теплового расширения алмаза и металла; этому способствует карбидное покрытие. [ 5 ]
Аналогичным материалом является AlSiC , в котором вместо сплава меди и серебра используется алюминий и карбид кремния вместо алмаза.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Dymalloy: композитный материал для электронных компонентов с высокой удельной мощностью.
- ^ Дэвидсон, HL и др. Медно-алмазные композитные подложки для электронных компонентов. Архивировано 22 июля 2011 г. в Wayback Machine , 25 января 1995 г.
- ^ Сплав алмаз-медь-серебро, разработанный для подложек MCM , 1 июля 1994 г.
- ^ Продолжаются разработки дималлоя , в журнале Science and Technology Review, март 1996 г., Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса, стр. 3
- ^ Нишибаяси, Йошики, Процесс производства радиатора для полупроводников , Европейский патент EP0898310; подана 29.07.1998; выдан 06.07.2005