ହୀରା/ତମ୍ବା କମ୍ପୋଜିଟ୍ - ପରବର୍ତ୍ତୀ ବଡ଼ କଥା!

୧୯୮୦ ଦଶକ ପରଠାରୁ, ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ସର୍କିଟର ସମନ୍ୱୟ ଘନତା ବାର୍ଷିକ ୧.୫× କିମ୍ବା ଦ୍ରୁତ ଗତିରେ ବୃଦ୍ଧି ପାଉଛି। ଅଧିକ ସମନ୍ୱୟ ଫଳରେ କାର୍ଯ୍ୟ ସମୟରେ ଅଧିକ କରେଣ୍ଟ ଘନତ୍ୱ ଏବଂ ତାପ ଉତ୍ପାଦନ ହୁଏ।ଯଦି ଦକ୍ଷତାର ସହିତ ନଷ୍ଟ ନ କରାଯାଏ, ତେବେ ଏହି ଉତ୍ତାପ ତାପଜ ବିଫଳତା ସୃଷ୍ଟି କରିପାରେ ଏବଂ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକର ଜୀବନକାଳ ହ୍ରାସ କରିପାରେ।

ବର୍ଦ୍ଧିତ ତାପଜ ପରିଚାଳନା ଚାହିଦା ପୂରଣ କରିବା ପାଇଁ, ଉନ୍ନତ ତାପଜ ବାହକତା ସହିତ ଉନ୍ନତ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ପ୍ୟାକେଜିଂ ସାମଗ୍ରୀଗୁଡ଼ିକର ବ୍ୟାପକ ଗବେଷଣା ଏବଂ ଅପ୍ଟିମାଇଜ୍ କରାଯାଉଛି।

ହୀରା/ତମ୍ବା ମିଶ୍ରିତ ସାମଗ୍ରୀ

୦୧ ହୀରା ଏବଂ ତମ୍ବା

ପାରମ୍ପରିକ ପ୍ୟାକେଜିଂ ସାମଗ୍ରୀ ମଧ୍ୟରେ ସିରାମିକ୍ସ, ପ୍ଲାଷ୍ଟିକ୍, ଧାତୁ ଏବଂ ସେମାନଙ୍କର ମିଶ୍ରଧାତୁ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ। BeO ଏବଂ AlN ପରି ସିରାମିକ୍ସ CTE ସହିତ ମେଳ ଖାଉଥିବା ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ, ଭଲ ରାସାୟନିକ ସ୍ଥିରତା ଏବଂ ମଧ୍ୟମ ତାପଜ ପରିବାହିତା ପ୍ରଦର୍ଶନ କରେ। ତଥାପି, ସେମାନଙ୍କର ଜଟିଳ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ, ଉଚ୍ଚ ମୂଲ୍ୟ (ବିଶେଷକରି ବିଷାକ୍ତ BeO), ଏବଂ ଭଙ୍ଗୁରତା ପ୍ରୟୋଗକୁ ସୀମିତ କରେ। ପ୍ଲାଷ୍ଟିକ୍ ପ୍ୟାକେଜିଂ କମ ମୂଲ୍ୟ, ହାଲୁକା ଓଜନ ଏବଂ ଇନସୁଲେସନ ପ୍ରଦାନ କରେ କିନ୍ତୁ ଦୁର୍ବଳ ତାପଜ ପରିବାହିତା ଏବଂ ଉଚ୍ଚ-ତାପମାନ ଅସ୍ଥିରତାରୁ ଗ୍ରସ୍ତ ହୁଏ। ବିଶୁଦ୍ଧ ଧାତୁ (Cu, Ag, Al) ମାନଙ୍କର ଉଚ୍ଚ ତାପଜ ପରିବାହିତା କିନ୍ତୁ ଅତ୍ୟଧିକ CTE ଥାଏ, ଯେତେବେଳେ ମିଶ୍ରଧାତୁ (Cu-W, Cu-Mo) ତାପଜ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତାକୁ କ୍ଷତି ପହଞ୍ଚାଏ। ତେଣୁ, ଉଚ୍ଚ ତାପଜ ପରିବାହିତା ଏବଂ ସର୍ବୋତ୍ତମ CTE କୁ ସନ୍ତୁଳିତ କରିବା ପାଇଁ ନୂତନ ପ୍ୟାକେଜିଂ ସାମଗ୍ରୀ ତୁରନ୍ତ ଆବଶ୍ୟକ।

ହୀରା, ସବୁଠାରୁ କଠିନ ଜଣାଶୁଣା ପ୍ରାକୃତିକ ସାମଗ୍ରୀ (ମୋହସ୍ ୧୦), ମଧ୍ୟ ଅସାଧାରଣ ଭାବରେ ରହିଛିତାପଜ ପରିବାହୀତା (୨୦୦–୨୨୦୦ ୱାଟ୍/(ମି·କେ)).

ହୀରା ମାଇକ୍ରୋ-ପାଉଡର

ତମ୍ବା, ସହିତ ଉଚ୍ଚ ତାପଜ/ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପରିବାହୀତା (401 W/(m·K))IC ଗୁଡିକରେ ବ୍ୟାପକ ଭାବରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ।

ଏହି ଗୁଣଗୁଡ଼ିକୁ ମିଶ୍ରଣ କରି,ହୀରା / ତମ୍ବା (ଡିଆ / କ୍ୟୁ) ଯ os ଗିକ |- Cu ମାଟ୍ରିକ୍ସ ଭାବରେ ଏବଂ ହୀରାକୁ ଶକ୍ତି ପ୍ରଦାନ କରିବା ସହିତ - ପରବର୍ତ୍ତୀ ପିଢ଼ିର ତାପଜ ପରିଚାଳନା ସାମଗ୍ରୀ ଭାବରେ ଉଭା ହେଉଛି।

୦୨ ମୁଖ୍ୟ ନିର୍ମାଣ ପଦ୍ଧତି

ହୀରା/ତମ୍ବା ପ୍ରସ୍ତୁତ କରିବାର ସାଧାରଣ ପଦ୍ଧତିଗୁଡ଼ିକ ମଧ୍ୟରେ ରହିଛି: ପାଉଡର ଧାତୁବିଦ୍ୟା, ଉଚ୍ଚ-ତାପମାନ ଏବଂ ଉଚ୍ଚ-ଚାପ ପଦ୍ଧତି, ତରଳି ନିମଜ୍ଜନ ପଦ୍ଧତି, ଡିସଚାର୍ଜ ପ୍ଲାଜମା ସିଣ୍ଟରିଂ ପଦ୍ଧତି, ଥଣ୍ଡା ସ୍ପ୍ରେ ପଦ୍ଧତି, ଇତ୍ୟାଦି।

ଏକକ କଣିକା ଆକାରର ହୀରା/ତମ୍ବା ମିଶ୍ରଣର ବିଭିନ୍ନ ପ୍ରସ୍ତୁତି ପଦ୍ଧତି, ପ୍ରକ୍ରିୟା ଏବଂ ଗୁଣଗୁଡ଼ିକର ତୁଳନା

ସାଧାରଣ ଡିଆ / କ୍ୟୁ କମ୍ପୋଜିଟ୍ କ ques ଶଳ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ:

(1)ପାଉଡର ଧାତୁବିଦ୍ୟା
ମିଶ୍ରିତ ହୀରା/କ୍ୟୁ ପାଉଡରଗୁଡ଼ିକୁ ସଙ୍କୁଚିତ ଏବଂ ସିଣ୍ଟର କରାଯାଇଥାଏ। ଯଦିଓ ମୂଲ୍ୟ-ପ୍ରଭାବଶାଳୀ ଏବଂ ସରଳ, ଏହି ପଦ୍ଧତି ସୀମିତ ଘନତ୍ୱ, ଅସମାନ ସୂକ୍ଷ୍ମ ଗଠନ ଏବଂ ସୀମିତ ନମୁନା ପରିମାଣ ପ୍ରଦାନ କରେ।

Sଇଣ୍ଟରିଙ୍ଗ ୟୁନିଟ୍

(1)ଉଚ୍ଚ-ଚାପ ଉଚ୍ଚ-ତାପମାତ୍ରା (HPHT)
ମଲ୍ଟି-ଆଭିଲ୍ ପ୍ରେସ୍ ବ୍ୟବହାର କରି, ତରଳିତ Cu ଅତ୍ୟନ୍ତ ପରିସ୍ଥିତିରେ ହୀରା ଜାଲିକୁ ପ୍ରବେଶ କରେ, ଘନ କମ୍ପୋଜିଟ୍ ଉତ୍ପାଦନ କରେ। ତଥାପି, HPHT ପାଇଁ ମହଙ୍ଗା ଛାଞ୍ଚ ଆବଶ୍ୟକ ହୁଏ ଏବଂ ଏହା ବଡ଼ ପରିମାଣର ଉତ୍ପାଦନ ପାଇଁ ଅନୁପଯୁକ୍ତ।

Cୟୁବିକ୍ ପ୍ରେସ୍

(1)ତରଳିବା ଅନୁପ୍ରବେଶ
ତରଳିଯାଇଥିବା Cu ଚାପ-ସହାୟତା କିମ୍ବା କୈଶିକ-ଚାଳିତ ଅନୁପ୍ରବେଶ ମାଧ୍ୟମରେ ହୀରା ପ୍ରିଫର୍ମଗୁଡ଼ିକୁ ପ୍ରବେଶ କରେ। ଫଳସ୍ୱରୂପ କମ୍ପୋଜିଟ୍ 446 W/(m·K) ରୁ ଅଧିକ ତାପଜ ପରିବାହୀତା ହାସଲ କରେ।

(2)ସ୍ପାର୍କ ପ୍ଲାଜମା ସିଣ୍ଟରିଂ (SPS)
ସ୍ପନ୍ଦିତ କରେଣ୍ଟ ଚାପରେ ମିଶ୍ରିତ ପାଉଡରକୁ ଦ୍ରୁତ ଗତିରେ ସିଣ୍ଟର କରେ। ଯଦିଓ ଦକ୍ଷ, SPS କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ହୀରା ଭଗ୍ନାଂଶ >65 ଭଲ୍ୟୁମ୍% ରେ ହ୍ରାସ ପାଏ।

ଡିସଚାର୍ଜ ପ୍ଲାଜ୍ମା ସିଣ୍ଟରିଂ ସିଷ୍ଟମର ଯୋଜନାବଦ୍ଧ ଚିତ୍ର

(୫) ଥଣ୍ଡା ସ୍ପ୍ରେ ଜମା
ପାଉଡରଗୁଡ଼ିକୁ ତ୍ୱରାନ୍ୱିତ କରାଯାଏ ଏବଂ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ ଜମା କରାଯାଏ। ଏହି ନବଜାତ ପଦ୍ଧତି ପୃଷ୍ଠ ଫିନିସ୍ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ଏବଂ ତାପଜ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ବୈଧତାରେ ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜର ସମ୍ମୁଖୀନ ହୁଏ।

୦୩ ଇଣ୍ଟରଫେସ୍ ପରିବର୍ତ୍ତନ

କମ୍ପୋଜିଟ୍ ସାମଗ୍ରୀ ପ୍ରସ୍ତୁତି ପାଇଁ, ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକ ମଧ୍ୟରେ ପାରସ୍ପରିକ ଓଦା ହେବା କମ୍ପୋଜିଟ୍ ପ୍ରକ୍ରିୟା ପାଇଁ ଏକ ଆବଶ୍ୟକୀୟ ପୂର୍ବାବଶ୍ୟକତା ଏବଂ ଇଣ୍ଟରଫେସ୍ ଗଠନ ଏବଂ ଇଣ୍ଟରଫେସ୍ ବନ୍ଧନ ଅବସ୍ଥାକୁ ପ୍ରଭାବିତ କରୁଥିବା ଏକ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ କାରଣ। ହୀରା ଏବଂ Cu ମଧ୍ୟରେ ଇଣ୍ଟରଫେସ୍ ରେ ଅଣ-ଓଦା ଅବସ୍ଥା ଏକ ଉଚ୍ଚ ଇଣ୍ଟରଫେସ୍ ତାପଜ ପ୍ରତିରୋଧକୁ ନେଇଯାଏ। ତେଣୁ, ବିଭିନ୍ନ ବୈଷୟିକ ଉପାୟରେ ଉଭୟଙ୍କ ମଧ୍ୟରେ ଇଣ୍ଟରଫେସ୍ ଉପରେ ପରିବର୍ତ୍ତନ ଗବେଷଣା କରିବା ଅତ୍ୟନ୍ତ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ। ବର୍ତ୍ତମାନ, ହୀରା ଏବଂ Cu ମାଟ୍ରିକ୍ସ ମଧ୍ୟରେ ଇଣ୍ଟରଫେସ୍ ସମସ୍ୟାକୁ ଉନ୍ନତ କରିବା ପାଇଁ ମୁଖ୍ୟତଃ ଦୁଇଟି ପଦ୍ଧତି ଅଛି: (1) ହୀରା ପୃଷ୍ଠ ପରିବର୍ତ୍ତନ ଚିକିତ୍ସା; (2) ତମ୍ବା ମାଟ୍ରିକ୍ସର ମିଶ୍ରଣ ଚିକିତ୍ସା।

ପରିବର୍ତ୍ତନ ଯୋଜନା ଚିତ୍ର: (କ) ହୀରା ପୃଷ୍ଠରେ ସିଧାସଳଖ ପ୍ଲେଟିଂ; (ଖ) ମାଟ୍ରିକ୍ସ ମିଶ୍ରଣ

(୧) ହୀରା ପୃଷ୍ଠ ପରିବର୍ତ୍ତନ

ରିଫୋର୍ସିଙ୍ଗ ପର୍ଯ୍ୟାୟର ପୃଷ୍ଠ ସ୍ତର ଉପରେ Mo, Ti, W ଏବଂ Cr ପରି ସକ୍ରିୟ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକୁ ପ୍ଲେଟିଂ କରିବା ଦ୍ୱାରା ହୀରାଗୁଡ଼ିକର ଆନ୍ତଃମୁଖୀ ଗୁଣଗୁଡ଼ିକୁ ଉନ୍ନତ କରାଯାଇପାରିବ, ଯାହା ଫଳରେ ଏହାର ତାପଜ ପରିବାହିତା ବୃଦ୍ଧି ପାଇପାରିବ। ସିଣ୍ଟରିଂ ଉପରୋକ୍ତ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକୁ ହୀରା ପାଉଡର ପୃଷ୍ଠରେ ଥିବା କାର୍ବନ ସହିତ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରି ଏକ କାର୍ବାଇଡ୍ ଟ୍ରାଞ୍ଜିସନ୍ ସ୍ତର ଗଠନ କରିବାକୁ ସକ୍ଷମ କରିପାରିବ। ଏହା ହୀରା ଏବଂ ଧାତୁ ଆଧାର ମଧ୍ୟରେ ଓଦା ଅବସ୍ଥାକୁ ଅନୁକୂଳ କରିଥାଏ, ଏବଂ ଆବରଣ ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରାରେ ହୀରା ଗଠନକୁ ପରିବର୍ତ୍ତନ ହେବାରୁ ରୋକିପାରେ।

(2) ତମ୍ବା ମାଟ୍ରିକ୍ସର ମିଶ୍ରଣ

ସାମଗ୍ରୀଗୁଡ଼ିକର କମ୍ପୋଜିଟ୍ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ ପୂର୍ବରୁ, ଧାତବ ତମ୍ବା ଉପରେ ପ୍ରି-ଆଲୟିଂ ଟ୍ରିଟମେଣ୍ଟ କରାଯାଏ, ଯାହା ସାଧାରଣତଃ ଉଚ୍ଚ ତାପଜ ପରିବାହିତା ସହିତ କମ୍ପୋଜିଟ୍ ସାମଗ୍ରୀ ଉତ୍ପାଦନ କରିପାରିବ। ତମ୍ବା ମାଟ୍ରିକ୍ସରେ ସକ୍ରିୟ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକର ଡୋପିଂ କେବଳ ହୀରା ଏବଂ ତମ୍ବା ମଧ୍ୟରେ ଓଦା କୋଣକୁ ପ୍ରଭାବଶାଳୀ ଭାବରେ ହ୍ରାସ କରିପାରିବ ନାହିଁ, ବରଂ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ପରେ ହୀରା /Cu ଇଣ୍ଟରଫେସରେ ତମ୍ବା ମାଟ୍ରିକ୍ସରେ କଠିନ ଦ୍ରବଣୀୟ କାର୍ବାଇଡ୍ ସ୍ତର ମଧ୍ୟ ସୃଷ୍ଟି କରିପାରିବ। ଏହିପରି, ସାମଗ୍ରୀ ଇଣ୍ଟରଫେସରେ ଥିବା ଅଧିକାଂଶ ଫାଙ୍କକୁ ପରିବର୍ତ୍ତନ ଏବଂ ପୂରଣ କରାଯାଏ, ଯାହା ଦ୍ଵାରା ତାପଜ ପରିବାହିତା ଉନ୍ନତ ହୁଏ।

04 ନିଷ୍କର୍ଷ

ଉନ୍ନତ ଚିପ୍ସରୁ ତାପ ପରିଚାଳନା କରିବାରେ ପାରମ୍ପରିକ ପ୍ୟାକେଜିଂ ସାମଗ୍ରୀଗୁଡ଼ିକ ପଛରେ ପଡ଼ିଯାଏ। ଟ୍ୟୁନେବଲ୍ CTE ଏବଂ ଅଲ୍ଟ୍ରାହାଇ ଥର୍ମାଲ୍ କଣ୍ଡକ୍ଟିଭିଟି ସହିତ Dia/Cu କମ୍ପୋଜିଟ୍, ପରବର୍ତ୍ତୀ ପିଢ଼ିର ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ସ ପାଇଁ ଏକ ପରିବର୍ତ୍ତନକାରୀ ସମାଧାନ ପ୍ରତିନିଧିତ୍ୱ କରେ।

ଶିଳ୍ପ ଏବଂ ବାଣିଜ୍ୟକୁ ସମନ୍ୱିତ କରୁଥିବା ଏକ ଉଚ୍ଚ-ପ୍ରଯୁକ୍ତି ଉଦ୍ୟୋଗ ଭାବରେ, XKH ହୀରା/ତମ୍ବା କମ୍ପୋଜିଟ୍ ଏବଂ SiC/Al ଏବଂ Gr/Cu ଭଳି ଉଚ୍ଚ-କ୍ଷମ ଧାତୁ ମାଟ୍ରିକ୍ସ କମ୍ପୋଜିଟ୍ ର ଗବେଷଣା ଏବଂ ବିକାଶ ଏବଂ ଉତ୍ପାଦନ ଉପରେ ଧ୍ୟାନ ଦିଏ, ଯାହା ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ପ୍ୟାକେଜିଂ, ପାୱାର ମଡ୍ୟୁଲ୍ ଏବଂ ଏରୋସ୍ପେସ୍ କ୍ଷେତ୍ର ପାଇଁ 900W/(m·K) ରୁ ଅଧିକ ତାପଜ ପରିବାହିତା ସହିତ ଅଭିନବ ତାପଜ ପରିଚାଳନା ସମାଧାନ ପ୍ରଦାନ କରେ।

XKHName'ହୀରା ତମ୍ବା ଆଚ୍ଛାଦିତ ଲାମିନେଟ୍ କମ୍ପୋଜିଟ୍ ସାମଗ୍ରୀ: