1. Введение
Увеличение требований, введенных в отношении управления тепловыми режимами материалы микроэлектроники и полупроводниковых приборов диски разработки передовых металлической матрицы композитов (MMC) с высокой теплопроводностью (ТС) для эффективного рассеивания тепла и силовым коэффициент теплового расширения (CTE) для минимизации температурных напряжений. Это имеет жизненно важное значение для повышения производительности, жизненный цикл и надежность электронных устройств.
Металлическая матрица композитов с высокой объемной доли арматуры являются привлекательными с учетом возможности дальнейшего расширения ТС с помощью высоких TC компонентов и гибкость для настройки CTE путем проверки содержания арматуры. Al и Cu обычно используется как металлическая матрица из-за их высокой TCs и подкрепления участвовали SiC, углерода и алмазов. На рассмотрении, что композиты из же подкрепление имеют аналогичные трудности при изготовлении, композиционных материалов с высокой TC были разделены на три основные категории: SiC/металл, C/металл и алмаз/металл композиты. Объясняется тем, что конкретные тепловая проводимость (теплопроводность разделена по плотности) из композитов на основе Аль был выше, чем на основе Cu композитов, композиты на основе Al являются более желательным в авионики приложениях где требуется малый вес.
Большой прорыв был достигнут в SiCp/Al композита, но его TC еще сравнительно низок, для многих тепловых приложений. С намерением увеличить тепловые свойства были введены подкрепления (углерода и алмазов) с более высокой TC. C/металл композит является привлекательным из-за своей простоты обрабатываемость, в то время как алмаз/металл становит hotspot для чрезвычайно высокой TC. Однако не смачивающей характерно и нежелательные реакции межфазные большие трудности на процесс изготовления и значительно ограничивают улучшение тепловых свойств C/металла и алмаз/металл композиты. Таким образом улучшение смачиваемости и оптимизации межфазные структуры становятся сложные вопросы. Кроме того расширенный металлической матрицы композитов трудно быть обработаны в сложную форму. В ответ на эту проблему формы рядом с net технология была разработана в нашей группе сочетанием электромагнитную инфильтрата и порошок для литья под давлением. Паять техника является еще одним важным аспектом, но мало работа особенно о Cu матрицы композитов.
2. Теплофизические свойства
Термо физические свойства были затронуты матрицы, подкрепление и межфазные структуры. Межфазные характеристика можно управлять путем изменения металлической матрицы, поверхностная обработка арматуры и подбор подходящих обработки параметров.
2.1. SiC/металлические композиты
SiCp/Al композитов являются ключевыми упаковочные материалы в настоящее время. Основные проблемы, возникающие в процессе обработки являются плохой смачиваемости в системе SiC-Al и межфазные нежелательные реакции:
2.2. углерод/металлические композиты
Легкость обрабатываемость является наиболее привлекательным свойством углерода/металл композиты, в то время как узким местом является их низкая стоимость ТС.
2.3. алмаз/металлические композиты
Алмаз обладает исключительно высокой TC (600-2300 Вт / (м· K)), но TC алмазов/металлические композиты не были приняты в полной мере.
3. обработка металлической матрицы композита
3.1. жидкого инфильтрата
Жидкий инфильтрат состоит из двух основных этапов: преформа подготовка и проникновение расплавленного металла в пористые керамические преформы.
3.2. порошковой металлургии (ПМ) маршрут
Для твердого вечера маршрута подкрепление и порошок металла смешанные и объединены путем горячего прессования, высокой температуры и высокого давления (HTHP) или искры плазменного спекания (SPS). НРНТ производит высокие тепловые свойства в случае C/металл и алмаз/металл композиты. SPS является благоприятным для подавления межфазные реакции из-за более низкой температуры спекания и скорость быстрого нагрева. Металлическое покрытие на наполнителя необходимо обеспечить равномерное распределение арматуры и подавить межфазные реакции. Однако PM ограничивается простой формы компонентов с низким содержанием арматуры.
3.3.Rapid затвердевание
4. Электронная упаковка обработка
Процесс упаковки является еще одним важным фактором, который влияет на отвод тепла упаковочного материала. Обычные упаковки металла процесс в основном состоит из четырех шагов. Во-первых Ковар субстратов и Ковар корпуса спаяны с эвтектическим Ag-Cu сплава на около 830 ° C, чтобы сформировать полость. Во-вторых АС-Si эвтектического сплава используется для того, чтобы прикрепить волоки к полости. В ходе этого процесса золото преформа находится в верхней части полости при обогреве пакета. Как умереть монтируется над золотом преформа, Si от die спинках диффундирует в золото perform, образуя Au-Si сплава. Дальнейшее распространение Si в золото преформа улучшает соотношение Si-Au сплава до эвтектических соотношение. Au-Si эвтектического сплава содержит 2,85% Si и плавит на около 363 ° с. Таким образом для того чтобы получить эвтектических плавления, обычно 380430 ° C, температура вложенного умереть должна быть достаточно высокой. Третий шаг — провод bonding, который дополняет электрическое соединение между кремниевый чип и внешние провода полупроводниковые устройства с помощью очень тонкой bonding провода. И наконец на основе Sn припоя используется для герметизации крышки к пакету на 200 – 330 градусов Для пайки передовых композитных больших проблем, отделки поверхности и пайки процессов.
4.1. Поверхностная отделка из композиционных материалов
4.2. пайка Аль матрицы композита
5. будущие перспективы и рекомендации
Расширенный металлической матрицы композитов по-прежнему далеки от широкого применения из-за предела теплофизические свойства, производственного процесса, паять технику и стоимость. Преимущество углерода/металла и алмаз/металл композиты не принято в полной мере из-за высокой межфазные сопротивления. Фундаментальные исследования по улучшению смачиваемости управления межфазные структуры и тепловой проводимости механизм имеет жизненно важное значение. Новые композиты с co непрерывной структурой гибридной арматуры необходимо подчеркнуть. Рядом с net формируя метод также является ключевым фактором. Продолжить улучшение дизайна упаковки и процесса, а также новые упаковочные решения, необходимы.