1. はじめに
マイクロ エレクトロニクス ・半導体の熱管理材料に課された増加の要件は、高熱伝導熱と熱膨張 (CTE) 熱応力を最小限に抑えるための調整係数を効果的に放散する (TC) 高度な金属マトリックス複合材 (MMC) の開発をドライブします。これは、パフォーマンス、ライフ サイクル、電子機器の信頼性向上に極めて重要です。
金属基複合材料の補強高体積率で、さらに TC の高い部品と補強の内容を制御することにより、熱膨張を調整する柔軟性を使用して TC を強化する可能性の観点から魅力的です。Al と Cu は通常彼らの高い TCs による金属マトリックスとして使用された、SiC、カーボンやダイヤモンドに援軍が関与します。製作中に同様の問題がある複合材料生産同じ補強から考察、複合材料の高温では、3 つのカテゴリに分けられた: SiC/金属・ C/金属・ ダイヤモンド/金属複合材料。おかげで実際にその特定の熱伝導率 (熱伝導率を密度で割った値) Al 基複合材料の銅系複合材料、Al 基複合材料、航空宇宙アプリケーションでより望ましい、軽量化が求められるより高いだった。
SiCp/Al 基複合材料の大きい進歩が達成されたが、その TC はまだ多くの熱のアプリケーションに比較的低い。熱特性をさらに高める目的でより高い TC を援軍 (炭素とダイヤモンド) が導入されました。C/金属複合材料は、その非常に高温のホット スポットになるダイヤモンド/金属間の被削性、使いやすさのため魅力的です。ただし、非濡れ性特性と望ましくない界面反応は大きな困難は、作製プロセス、C/金属、ダイヤモンド/金属複合材料の熱的性質の改善が大幅に制限します。したがって、濡れ性の改善や界面の構造を最適化する課題となっています。また、高度な金属基複合材料、複雑な形状に加工するは難しい。この問題に対し、ニアネット形状技術は無加圧浸透と粉末射出成形の組み合わせによって当社グループで開発されました。もう一つの重要な側面は、ろう付け技術が、ほとんどの仕事は特に銅基複合材料について。
2. 熱物性値
熱物性値は、行列、補強と界面構造の影響を受けた。界面特性は金属マトリックスの修正、補強の表面処理および適切な処理パラメーターの選択によって制御できます。
2.1 SiC/金属複合材料
SiCp/Al 基複合材料では、キーの包装材料をこの時点で。処理で発生する主要な問題は、SiC アル システムと望ましくない界面反応濡れ性が悪い。
2.2 炭素/金属複合材料
被削性の容易さは、ボトルネックは、TC の値が低い炭素/金属複合材料の最も魅力的なホテルです。
2.3 ダイヤモンド/金属複合材料
ダイヤモンドは非常に高い TC ((m· w/600-2300 を展示します。K))、ダイヤモンド/金属複合材料の TC がプレイの完全になされないが。
3. 金属マトリックス複合材料の処理
3.1 液体の浸透
液体浸透 2 つメインの手順: プリフォーム作製と多孔質セラミック プリフォーム溶融金属の浸透。
3.2 粉末冶金 (PM) ルート
固体午後ルートの強化と金属粉が混在しホットを押すと、高温によって連結 (HTHP) を高圧や放電プラズマ焼結 (SPS)。HPHT C/金属、ダイヤモンド/金属複合材料の場合最高の熱物性値を生成します。SPS 焼結温度が低いと高速昇温速度による界面反応の抑制のために好ましいです。フィラーの金属コーティング補強の均一な分布を保証し、界面反応を抑制する必要があります。しかし、午後は補強の低いコンテンツを持つ単純な形のコンポーネントに限定されます。
3.3.Rapid 凝固
4. 電子包装処理
パッケージ化のプロセスは、包装材の放熱特性に影響を与えるもう一つの重要な要因です。従来の金属包装プロセスは主に 4 つのステップで構成されます。まず、コバール基板とコバール エンクロージャをろう付け空洞を形成する約 830 ° C で銀銅共晶合金。第二に、Au-si 共晶合金は、金型のキャビティを付けるために利用されています。この過程で、金のプリフォームはパッケージを加熱しながら空洞の上部に配置されます。ゴールドのプリフォームにはダイがとして金実行にチップ裏面から Si を拡散させる Au-si 合金の形成の結果します。ゴールドのプリフォームに Si のさらなる拡散共晶比が達成されるまで Si-Au 合金比が向上します。Au-si 共晶合金は Si の 2.85% が含まれ、約 363 ° C で溶けるしたがって、共晶の融解点、通常 380430 ° C を取得するために接続されている金型の温度は適度に高されなければなりません。3 番目のステップは、非常に細かいボンディング ワイヤを使用してシリコン チップと半導体デバイスの外部リードとの間の電気的接続を補足するボンディング ワイヤです。最後に、はんだの sn を使用して 200-330 ° C でパッケージに蓋をシール高度な複合材料のろう接の最大の課題は、表面仕上げとろう付けプロセスです。
4.1 表面複合体の仕上げ
4.2 ろう Al 基複合材料の
5. 今後の展望と提言
高度な金属基複合材料、製造プロセス、熱特性の制限のための広い使用には程遠いろう付け技術とコスト。高界面抵抗のため、プレイの完全に炭素/金属、ダイヤモンド/金属複合材料の利点を撮影されていないが。基礎研究ぬれ性改善、界面構造と熱伝導機構の制御は極めて重要。ハイブリッド強化 co 連続構造を有する新規複合材は、強調する必要があります。ニアネット成形技術はまた重要な考慮事項です。包装設計とプロセスの改善を続けるだけでなく、包装の新しいソリューションが必要。