စိန်/ကြေးနီ ပေါင်းစပ်ပစ္စည်းများ – နောက်ထပ် အကြီးမားဆုံးအရာ!

၁၉၈၀ ပြည့်လွန်နှစ်များမှစ၍ အီလက်ထရွန်းနစ်ဆားကစ်များ၏ ပေါင်းစပ်သိပ်သည်းဆသည် နှစ်စဉ် ၁.၅x သို့မဟုတ် ထို့ထက်ပို၍ တိုးလာခဲ့သည်။ ပေါင်းစပ်မှုမြင့်မားခြင်းသည် လည်ပတ်နေစဉ်အတွင်း လျှပ်စီးကြောင်းသိပ်သည်းဆနှင့် အပူထုတ်လုပ်မှုကို ပိုများစေသည်။ထိရောက်စွာ မပျံ့နှံ့ပါက ဤအပူသည် အပူပျက်စီးခြင်းကို ဖြစ်စေပြီး အီလက်ထရွန်းနစ် အစိတ်အပိုင်းများ၏ သက်တမ်းကို လျော့ကျစေနိုင်သည်။

တိုးပွားလာနေသော အပူစီမံခန့်ခွဲမှု လိုအပ်ချက်များကို ဖြည့်ဆည်းရန်အတွက်၊ သာလွန်ကောင်းမွန်သော အပူစီးကူးမှုရှိသော အဆင့်မြင့် အီလက်ထရွန်းနစ်ထုပ်ပိုးပစ္စည်းများကို ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် သုတေသနပြုပြီး အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင် လုပ်ဆောင်နေပါသည်။

စိန်/ကြေးနီ ပေါင်းစပ်ပစ္စည်း

01 စိန်နှင့်ကြေးနီ

ရိုးရာထုပ်ပိုးပစ္စည်းများတွင် ကြွေထည်၊ ပလတ်စတစ်၊ သတ္တုများနှင့် ၎င်းတို့၏အလွိုင်းများ ပါဝင်သည်။ BeO2 နှင့် AlN ကဲ့သို့သော ကြွေထည်များသည် CTEs နှင့်ကိုက်ညီသော တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းများ၊ ဓာတုဗေဒတည်ငြိမ်မှုကောင်းမွန်ခြင်းနှင့် အပူစီးကူးမှု အသင့်အတင့်တို့ကို ပြသထားသည်။ သို့သော် ၎င်းတို့၏ ရှုပ်ထွေးသော လုပ်ငန်းစဉ်၊ ကုန်ကျစရိတ်မြင့်မားခြင်း (အထူးသဖြင့် အဆိပ်သင့် BeO2) နှင့် ကြွပ်ဆတ်မှုတို့သည် အသုံးချမှုများကို ကန့်သတ်ထားသည်။ ပလတ်စတစ်ထုပ်ပိုးမှုသည် ကုန်ကျစရိတ်နည်းပါးခြင်း၊ အလေးချိန်ပေါ့ပါးခြင်းနှင့် အပူလျှပ်ကာမှုတို့ကို ပေးစွမ်းသော်လည်း အပူစီးကူးမှုညံ့ဖျင်းခြင်းနှင့် အပူချိန်မြင့်မားခြင်း မတည်ငြိမ်မှုတို့ကို ခံစားရသည်။ သန့်စင်သောသတ္တုများ (Cu, Ag, Al) တွင် အပူစီးကူးမှုမြင့်မားသော်လည်း CTE များလွန်းပြီး အလွိုင်းများ (Cu-W, Cu-Mo) တွင် အပူစွမ်းဆောင်ရည်ကို ထိခိုက်စေပါသည်။ ထို့ကြောင့် အပူစီးကူးမှုမြင့်မားခြင်းနှင့် အကောင်းဆုံး CTE ကို ဟန်ချက်ညီစေသော အသစ်သောထုပ်ပိုးပစ္စည်းများကို အရေးတကြီးလိုအပ်ပါသည်။

စိန်အမာဆုံးသဘာဝပစ္စည်း (Mohs 10) သည်လည်း ထူးခြားသောဂုဏ်သတ္တိများရှိသည်။အပူစီးကူးနိုင်စွမ်း (၂၀၀–၂၂၀၀ W/(m·K)).

စိန်အမှုန်အမွှား

ကြေးနီ, နှင့်အတူ မြင့်မားသော အပူ/လျှပ်စစ်စီးကူးနိုင်စွမ်း (401 W/(m·K))၊ ပျော့ပြောင်းမှု နှင့် ကုန်ကျစရိတ်သက်သာမှုတို့ကို IC များတွင် တွင်ကျယ်စွာ အသုံးပြုကြသည်။

ဤဂုဏ်သတ္တိများကို ပေါင်းစပ်ခြင်းဖြင့်စိန်/ကြေးနီ (Dia/Cu) ပေါင်းစပ်မှုများ—Cu ကို matrix အဖြစ်နှင့် စိန်ကို reinforcement အဖြစ်ဖြင့်—သည် နောက်မျိုးဆက် thermal management materials များအဖြစ် ပေါ်ထွက်လာနေပါသည်။

၀၂ အဓိက ထုတ်လုပ်နည်းများ

စိန်/ကြေးနီကို ပြင်ဆင်ရာတွင် အသုံးများသော နည်းလမ်းများမှာ အမှုန့်သတ္တုဗေဒ၊ အပူချိန်မြင့်နှင့် ဖိအားမြင့်နည်းလမ်း၊ အရည်ပျော်နှစ်မြှုပ်နည်း၊ စွန့်ထုတ်ပလာစမာ အပူပေးစက်ဖြင့် အပူပေးနည်း၊ အအေးဖြန်းနည်း စသည်တို့ ဖြစ်သည်။

အမှုန်တစ်ခုတည်းအရွယ်အစားရှိသော စိန်/ကြေးနီပေါင်းစပ်ပစ္စည်းများ၏ မတူညီသောပြင်ဆင်မှုနည်းလမ်းများ၊ လုပ်ငန်းစဉ်များနှင့် ဂုဏ်သတ္တိများကို နှိုင်းယှဉ်ခြင်း

အသုံးများသော Dia/Cu ပေါင်းစပ်နည်းပညာများ ပါဝင်သည်-

(၁)အမှုန့်သတ္တုဗေဒ
ရောနှောထားသော စိန်/Cu အမှုန့်များကို ဖိသိပ်ပြီး sinter လုပ်သည်။ ကုန်ကျစရိတ်သက်သာပြီး ရိုးရှင်းသော်လည်း ဤနည်းလမ်းသည် သိပ်သည်းဆ အကန့်အသတ်ရှိခြင်း၊ တသမတ်တည်းမရှိသော အဏုကြည့်ဖွဲ့စည်းပုံများနှင့် ကန့်သတ်ထားသော နမူနာအတိုင်းအတာများကို ရရှိစေပါသည်။

Sအပြန်အလှန်ယူနစ်

(၁)မြင့်မားသောဖိအား မြင့်မားသောအပူချိန် (HPHT)
ဘက်စုံသုံး တန်ချိန်ဖိစက်များကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် အရည်ပျော်နေသော Cu သည် အလွန်အမင်းအခြေအနေများအောက်တွင် စိန်ကွက်လပ်များကို စိမ့်ဝင်ပြီး သိပ်သည်းသော ပေါင်းစပ်ပစ္စည်းများကို ထုတ်လုပ်သည်။ သို့သော် HPHT သည် စျေးကြီးသော မှိုများ လိုအပ်ပြီး ကြီးမားသော ထုတ်လုပ်မှုအတွက် မသင့်တော်ပါ။

Cယူဘစ် စာနယ်ဇင်း

(၁)အရည်ပျော်စိမ့်ဝင်ခြင်း
အရည်ပျော်ထားသော Cu သည် ဖိအားအကူအညီဖြင့် သို့မဟုတ် capillary-driven infiltration မှတစ်ဆင့် စိန် preform များထဲသို့ စိမ့်ဝင်သွားသည်။ ရလဒ်အနေဖြင့် composite များသည် >446 W/(m·K) အပူစီးကူးနိုင်စွမ်းကို ရရှိသည်။

(၂)Spark Plasma Sintering (SPS)
လျှပ်စီးကြောင်းသည် ဖိအားအောက်တွင် ရောနှောထားသော အမှုန့်များကို လျင်မြန်စွာ sintering လုပ်သည်။ ထိရောက်မှုရှိသော်လည်း၊ SPS စွမ်းဆောင်ရည်သည် စိန်အပိုင်းအစများ > 65 vol% တွင် ကျဆင်းသွားသည်။

ထုတ်ယူထားသော ပလာစမာ sintering စနစ်၏ ပုံကြမ်း

(၅) အအေးခံ ဖြန်းခြင်း
အမှုန့်များကို အရှိန်မြှင့်ပြီး အောက်ခံများပေါ်တွင် စုပုံစေသည်။ ဤအစပျိုးနည်းလမ်းသည် မျက်နှာပြင်အပြီးသတ်ထိန်းချုပ်မှုနှင့် အပူချိန်စွမ်းဆောင်ရည်အတည်ပြုချက်တို့တွင် စိန်ခေါ်မှုများနှင့် ရင်ဆိုင်နေရသည်။

၀၃ အင်တာဖေ့စ် ပြုပြင်မွမ်းမံခြင်း

ပေါင်းစပ်ပစ္စည်းများပြင်ဆင်ရာတွင် အစိတ်အပိုင်းများအကြား အပြန်အလှန်စိုစွတ်ခြင်းသည် ပေါင်းစပ်လုပ်ငန်းစဉ်အတွက် မရှိမဖြစ်လိုအပ်သော ကြိုတင်လိုအပ်ချက်တစ်ခုဖြစ်ပြီး interface ဖွဲ့စည်းပုံနှင့် interface ချည်နှောင်မှုအခြေအနေကို သက်ရောက်မှုရှိသော အရေးကြီးသောအချက်တစ်ခုဖြစ်သည်။ စိန်နှင့် Cu အကြား interface ရှိ မစိုစွတ်သောအခြေအနေသည် interface အပူချိန်ခံနိုင်ရည် အလွန်မြင့်မားစေသည်။ ထို့ကြောင့် နည်းပညာဆိုင်ရာနည်းလမ်းများမှတစ်ဆင့် နှစ်ခုအကြား interface တွင် ပြုပြင်မွမ်းမံခြင်းသုတေသနပြုလုပ်ခြင်းသည် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။ လက်ရှိတွင် စိန်နှင့် Cu matrix အကြား interface ပြဿနာကို တိုးတက်ကောင်းမွန်စေရန် အဓိကအားဖြင့် နည်းလမ်းနှစ်ခုရှိသည်- (1) စိန်၏ မျက်နှာပြင်ပြုပြင်မွမ်းမံခြင်း; (2) ကြေးနီ matrix ၏ သတ္တုစပ်ကုသမှု။

ပြုပြင်မွမ်းမံမှု ပုံကြမ်း- (က) စိန်၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် တိုက်ရိုက် ಲೇಪನ್ಯಾಗಿಸခြင်း၊ (ခ) မက်ထရစ် သတ္တုစပ်ခြင်း

(၁) စိန်၏ မျက်နှာပြင်ပြုပြင်မွမ်းမံခြင်း

Mo၊ Ti၊ W နှင့် Cr ကဲ့သို့သော တက်ကြွသောဒြပ်စင်များကို အားဖြည့်အဆင့်၏ မျက်နှာပြင်အလွှာပေါ်တွင် ပလပ်စတစ်ဖြင့် ဖုံးအုပ်ခြင်းဖြင့် စိန်၏ အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်မှု ဝိသေသလက္ခဏာများကို တိုးတက်ကောင်းမွန်စေပြီး ၎င်း၏ အပူစီးကူးနိုင်စွမ်းကို မြှင့်တင်ပေးနိုင်ပါသည်။ Sintering သည် အထက်ပါဒြပ်စင်များကို စိန်မှုန့်မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ ကာဗွန်နှင့် ဓာတ်ပြုစေပြီး carbide အကူးအပြောင်းအလွှာတစ်ခု ဖန်တီးနိုင်စေပါသည်။ ၎င်းသည် စိန်နှင့် သတ္တုအခြေခံကြားရှိ ရေစိုအခြေအနေကို အကောင်းဆုံးဖြစ်စေပြီး အပေါ်ယံလွှာသည် မြင့်မားသောအပူချိန်တွင် စိန်၏ဖွဲ့စည်းပုံ ပြောင်းလဲခြင်းကို ကာကွယ်ပေးနိုင်ပါသည်။

(၂) ကြေးနီ မက်ထရစ်၏ သတ္တုစပ်ခြင်း

ပစ္စည်းများပေါင်းစပ်ထုတ်လုပ်မှုမပြုလုပ်မီ၊ သတ္တုကြေးနီပေါ်တွင် ကြိုတင်သတ္တုစပ်ကုသမှုကို ပြုလုပ်ပြီး ယေဘုယျအားဖြင့် အပူစီးကူးမှုမြင့်မားသော ပေါင်းစပ်ပစ္စည်းများကို ထုတ်လုပ်နိုင်သည်။ ကြေးနီ matrix ရှိ တက်ကြွသောဒြပ်စင်များကို doping လုပ်ခြင်းသည် စိန်နှင့်ကြေးနီကြားရှိ ရေစိုထောင့်ကို ထိရောက်စွာလျှော့ချနိုင်ရုံသာမက ဓာတ်ပြုပြီးနောက် စိန်/Cu interface ရှိ ကြေးနီ matrix တွင် အစိုင်အခဲပျော်ဝင်နိုင်သော carbide အလွှာကိုလည်း ဖန်တီးပေးနိုင်သည်။ ဤနည်းအားဖြင့် ပစ္စည်းမျက်နှာပြင်တွင်ရှိသော ကွက်လပ်အများစုကို ပြုပြင်ပြီး ဖြည့်ပေးသောကြောင့် အပူစီးကူးမှုကို တိုးတက်ကောင်းမွန်စေသည်။

၀၄ နိဂုံးချုပ်

ရိုးရာထုပ်ပိုးပစ္စည်းများသည် အဆင့်မြင့်ချစ်ပ်များမှ အပူကို စီမံခန့်ခွဲရာတွင် လိုအပ်ချက်များ ရှိပါသည်။ ချိန်ညှိနိုင်သော CTE နှင့် အလွန်မြင့်မားသော အပူစီးကူးမှုပါရှိသော Dia/Cu ပေါင်းစပ်ပစ္စည်းများသည် နောက်မျိုးဆက် အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများအတွက် အပြောင်းအလဲဖြစ်စေသော ဖြေရှင်းချက်တစ်ခုကို ကိုယ်စားပြုပါသည်။

စက်မှုလုပ်ငန်းနှင့် ကုန်သွယ်ရေးကို ပေါင်းစပ်ထားသော အဆင့်မြင့်နည်းပညာလုပ်ငန်းတစ်ခုအနေဖြင့် XKH သည် စိန်/ကြေးနီပေါင်းစပ်ပစ္စည်းများနှင့် SiC/Al နှင့် Gr/Cu ကဲ့သို့သော စွမ်းဆောင်ရည်မြင့်သတ္တု matrix ပေါင်းစပ်ပစ္စည်းများ၏ သုတေသနနှင့် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုနှင့် ထုတ်လုပ်မှုကို အာရုံစိုက်ပြီး အီလက်ထရွန်းနစ်ထုပ်ပိုးမှု၊ ပါဝါမော်ဂျူးများနှင့် အာကာသယာဉ်ပျံနယ်ပယ်များအတွက် 900W/(m·K) ကျော်သော အပူစီးကူးမှုဖြင့် ဆန်းသစ်သော အပူစီမံခန့်ခွဲမှုဖြေရှင်းချက်များကို ပံ့ပိုးပေးပါသည်။

XKH's စိန်ကြေးနီပြားဖြင့် ဖုံးအုပ်ထားသော လမီနိတ် ပေါင်းစပ်ပစ္စည်း-