ນັບຕັ້ງແຕ່ຊຸມປີ 1980, ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງການເຊື່ອມໂຍງຂອງວົງຈອນເອເລັກໂຕຣນິກໄດ້ເພີ່ມຂຶ້ນໃນອັດຕາປະຈຳປີ 1.5 ເທົ່າ ຫຼື ໄວກວ່າ. ການເຊື່ອມໂຍງທີ່ສູງຂຶ້ນເຮັດໃຫ້ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງກະແສໄຟຟ້າສູງຂຶ້ນ ແລະ ການຜະລິດຄວາມຮ້ອນໃນລະຫວ່າງການປະຕິບັດງານ.ຖ້າບໍ່ກະຈາຍໄປຢ່າງມີປະສິດທິພາບ, ຄວາມຮ້ອນນີ້ສາມາດເຮັດໃຫ້ຄວາມຮ້ອນລົ້ມເຫຼວ ແລະ ຫຼຸດອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກໄດ້.
ເພື່ອຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການດ້ານການຄຸ້ມຄອງຄວາມຮ້ອນທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ, ວັດສະດຸຫຸ້ມຫໍ່ເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ກ້າວໜ້າທີ່ມີຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນທີ່ດີກວ່າ ກຳລັງໄດ້ຮັບການຄົ້ນຄວ້າ ແລະ ປັບປຸງໃຫ້ດີທີ່ສຸດຢ່າງກວ້າງຂວາງ.
ວັດສະດຸປະສົມເພັດ/ທອງແດງ
01 ເພັດ ແລະ ທອງແດງ
ວັດສະດຸຫຸ້ມຫໍ່ແບບດັ້ງເດີມປະກອບມີເຊລາມິກ, ພາດສະຕິກ, ໂລຫະ ແລະ ໂລຫະປະສົມຂອງມັນ. ເຊລາມິກເຊັ່ນ BeO ແລະ AlN ສະແດງໃຫ້ເຫັນ CTEs ທີ່ກົງກັບເຄິ່ງຕົວນຳ, ມີຄວາມໝັ້ນຄົງທາງເຄມີທີ່ດີ, ແລະ ມີນ້ຳໜັກນຳຄວາມຮ້ອນປານກາງ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ການປຸງແຕ່ງທີ່ສັບສົນ, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງ (ໂດຍສະເພາະແມ່ນ BeO ທີ່ເປັນພິດ), ແລະ ຄວາມແຕກຫັກງ່າຍຈຳກັດການນຳໃຊ້. ການຫຸ້ມຫໍ່ພາດສະຕິກມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ຳ, ນ້ຳໜັກເບົາ, ແລະ ເປັນฉนวนກັນຄວາມຮ້ອນ ແຕ່ມີບັນຫາກ່ຽວກັບການນຳຄວາມຮ້ອນທີ່ບໍ່ດີ ແລະ ຄວາມບໍ່ໝັ້ນຄົງຂອງອຸນຫະພູມສູງ. ໂລຫະບໍລິສຸດ (Cu, Ag, Al) ມີຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນສູງ ແຕ່ມີ CTE ຫຼາຍເກີນໄປ, ໃນຂະນະທີ່ໂລຫະປະສົມ (Cu-W, Cu-Mo) ເຮັດໃຫ້ປະສິດທິພາບທາງຄວາມຮ້ອນຫຼຸດລົງ. ດັ່ງນັ້ນ, ວັດສະດຸຫຸ້ມຫໍ່ແບບໃໝ່ທີ່ສົມດຸນຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນສູງ ແລະ CTE ທີ່ດີທີ່ສຸດແມ່ນມີຄວາມຈຳເປັນຢ່າງຮີບດ່ວນ.
| ການເສີມແຮງ | ການນຳຄວາມຮ້ອນ (W/(m·K)) | CTE (×10⁻⁶/℃) | ຄວາມໜາແໜ້ນ (ກຣາມ/ຊມ³) |
| ເພັດ | 700–2000 | 0.9–1.7 | 3.52 |
| ອະນຸພາກ BeO | 300 | 4.1 | 3.01 |
| ອະນຸພາກ AlN | 150–250 | 2.69 | 3.26 |
| ອະນຸພາກ SiC | 80–200 | 4.0 | 3.21 |
| ອະນຸພາກ B₄C | 29–67 | 4.4 | 2.52 |
| ເສັ້ນໃຍໂບຣອນ | 40 | ~5.0 | 2.6 |
| ອະນຸພາກ TiC | 40 | 7.4 | 4.92 |
| ອະນຸພາກ Al₂O₃ | 20–40 | 4.4 | 3.98 |
| ໜວດ SiC | 32 | 3.4 | – |
| ອະນຸພາກ Si₃N₄ | 28 | 1.44 | 3.18 |
| ອະນຸພາກ TiB₂ | 25 | 4.6 | 4.5 |
| ອະນຸພາກ SiO₂ | 1.4 | <1.0 | 2.65 |
ເພັດ, ວັດສະດຸທຳມະຊາດທີ່ຮູ້ຈັກກັນດີວ່າແຂງທີ່ສຸດ (Mohs 10), ຍັງມີຄຸນສົມບັດພິເສດຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນ (200–2200 W/(m·K)).
ຜົງເພັດຂະໜາດນ້ອຍ
ທອງແດງ, ດ້ວຍ ຄວາມນຳໄຟຟ້າ/ຄວາມຮ້ອນສູງ (401 W/(m·K)), ຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ, ແລະ ປະສິດທິພາບດ້ານຕົ້ນທຶນ, ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນ ICs.
ການລວມຄຸນສົມບັດເຫຼົ່ານີ້ເຂົ້າກັນ,ເພັດ/ທອງແດງ (Dia/Cu) ອົງປະກອບ— ໂດຍມີ Cu ເປັນແມັດຕຣິກ ແລະ ເພັດເປັນຕົວເສີມແຮງ — ກຳລັງເກີດຂຶ້ນເປັນວັດສະດຸການຈັດການຄວາມຮ້ອນລຸ້ນຕໍ່ໄປ.
02 ວິທີການຜະລິດຫຼັກ
ວິທີການທົ່ວໄປໃນການກະກຽມເພັດ/ທອງແດງປະກອບມີ: ໂລຫະປະສົມຜົງ, ວິທີການອຸນຫະພູມສູງ ແລະ ຄວາມກົດດັນສູງ, ວິທີການຈຸ່ມນ້ຳລະລາຍ, ວິທີການເຜົາດ້ວຍພລາສມາ, ວິທີການສີດພົ່ນເຢັນ, ແລະອື່ນໆ.
ການປຽບທຽບວິທີການກະກຽມ, ຂະບວນການ ແລະ ຄຸນສົມບັດທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງວັດສະດຸປະສົມເພັດ/ທອງແດງຂະໜາດອະນຸພາກດຽວ
| ພາລາມິເຕີ | ໂລຫະຜົງ | ການກົດຮ້ອນດ້ວຍສູນຍາກາດ | ການເຜົາໄໝ້ດ້ວຍພລາສມາ (SPS) | ຄວາມກົດດັນສູງ ອຸນຫະພູມສູງ (HPHT) | ການສີດພົ່ນເຢັນ | ການແຊກຊຶມຂອງລະລາຍ |
| ປະເພດເພັດ | MBD8 | ພະຍາດມືສອງ ແລະ ສະໝອງອັກເສບຈາກເຊື້ອແບັກທີເຣຍ (HFD-D) | MBD8 | MBD4 | ພີດີເອ | MBD8/HHD |
| ແມັດຕຣິກ | ຜົງທອງແດງ 99.8% | ຜົງ Cu ດ້ວຍໄຟຟ້າ 99.9% | ຜົງທອງແດງ 99.9% | ຜົງໂລຫະປະສົມ/Cu ບໍລິສຸດ | ຜົງ Cu ບໍລິສຸດ | ກ້ອນ/ກ້ອນ Cu ບໍລິສຸດ |
| ການດັດແປງອິນເຕີເຟດ | – | – | – | B, Ti, Si, Cr, Zr, W, Mo | – | – |
| ຂະໜາດຂອງອະນຸພາກ (ໄມໂຄຣມ) | 100 | 106–125 | 100–400 | 20–200 | 35–200 | 50–400 |
| ເສດສ່ວນປະລິມານ (%) | 20–60 | 40–60 | 35–60 | 60–90 | 20–40 | 60–65 |
| ອຸນຫະພູມ (°C) | 900 | 800–1050 | 880–950 | 1100–1300 | 350 | 1100–1300 |
| ຄວາມດັນ (MPa) | 110 | 70 | 40–50 | 8000 | 3 | 1–4 |
| ເວລາ (ນາທີ) | 60 | 60–180 | 20 | 6–10 | – | 5–30 |
| ຄວາມໜາແໜ້ນທຽບເທົ່າ (%) | 98.5 | 99.2–99.7 | – | – | – | 99.4–99.7 |
| ປະສິດທິພາບ | ||||||
| ການນຳຄວາມຮ້ອນທີ່ດີທີ່ສຸດ (W/(m·K)) | 305 | 536 | 687 | 907 | – | 943 |
ເຕັກນິກການປະສົມ Dia/Cu ທົ່ວໄປລວມມີ:
(1)ໂລຫະຜົງ
ຜົງເພັດ/Cu ປະສົມຖືກອັດແໜ້ນ ແລະ ເຜົາ. ໃນຂະນະທີ່ມີປະສິດທິພາບດ້ານຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ ແລະ ງ່າຍດາຍ, ວິທີການນີ້ໃຫ້ຄວາມໜາແໜ້ນທີ່ຈຳກັດ, ໂຄງສ້າງຈຸນລະພາກທີ່ບໍ່ເປັນເອກະພາບ, ແລະ ຂະໜາດຕົວຢ່າງທີ່ຈຳກັດ.
Sໜ່ວຍງານພົວພັນ
(1)ຄວາມກົດດັນສູງ ອຸນຫະພູມສູງ (HPHT)
ໂດຍການໃຊ້ເຄື່ອງກົດຫຼາຍອັນ, Cu ທີ່ລະລາຍຈະແຊກຊຶມເຂົ້າໄປໃນໂຄງເພັດພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂທີ່ຮຸນແຮງ, ຜະລິດວັດສະດຸປະສົມທີ່ໜາແໜ້ນ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, HPHT ຕ້ອງການແມ່ພິມທີ່ມີລາຄາແພງ ແລະ ບໍ່ເໝາະສົມສຳລັບການຜະລິດໃນຂະໜາດໃຫຍ່.
Cໜັງສືພິມຢູບິກ
(1)ການແຊກຊຶມຂອງລະລາຍ
Cu ທີ່ລະລາຍແລ້ວຊຶມເຂົ້າໄປໃນຮູບຊົງເພັດຜ່ານການຊຶມເຂົ້າດ້ວຍແຮງດັນ ຫຼື ການຊຶມເຂົ້າດ້ວຍເສັ້ນເລືອດຝອຍ. ວັດສະດຸປະສົມທີ່ໄດ້ຮັບມີຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນ >446 W/(m·K).
(2)ການເຜົາໄໝ້ດ້ວຍພລາສມາ (SPS)
ກະແສໄຟຟ້າແບບກະພິບຈະເຜົາຜົງປະສົມຢ່າງໄວວາພາຍໃຕ້ຄວາມກົດດັນ. ເຖິງແມ່ນວ່າຈະມີປະສິດທິພາບ, ແຕ່ປະສິດທິພາບຂອງ SPS ຈະຫຼຸດລົງທີ່ສ່ວນປະກອບຂອງເພັດ >65 vol%.
ແຜນວາດສະແດງລະບົບການເຜົາໄໝ້ພລາສມາແບບປ່ອຍອອກ
(5) ການລະລາຍນ້ຳເຢັນ
ຜົງຈະຖືກເລັ່ງ ແລະ ວາງລົງເທິງຊັ້ນຮອງພື້ນ. ວິທີການທີ່ເລີ່ມຕົ້ນນີ້ປະເຊີນກັບສິ່ງທ້າທາຍໃນການຄວບຄຸມພື້ນຜິວ ແລະ ການກວດສອບປະສິດທິພາບທາງຄວາມຮ້ອນ.
03 ການດັດແປງອິນເຕີເຟດ
ສຳລັບການກະກຽມວັດສະດຸປະສົມ, ການປຽກເຊິ່ງກັນແລະກັນລະຫວ່າງອົງປະກອບຕ່າງໆແມ່ນເງື່ອນໄຂທີ່ຈຳເປັນສຳລັບຂະບວນການປະສົມ ແລະ ເປັນປັດໄຈສຳຄັນທີ່ສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ໂຄງສ້າງໜ້າໂຕະ ແລະ ສະຖານະການຜູກມັດໜ້າໂຕະ. ສະພາບການບໍ່ປຽກຢູ່ທີ່ໜ້າໂຕະລະຫວ່າງເພັດ ແລະ Cu ນຳໄປສູ່ຄວາມຕ້ານທານຄວາມຮ້ອນຂອງໜ້າໂຕະທີ່ສູງຫຼາຍ. ດັ່ງນັ້ນ, ມັນມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍທີ່ຈະຕ້ອງດຳເນີນການຄົ້ນຄວ້າການດັດແປງໜ້າໂຕະລະຫວ່າງສອງຢ່າງຜ່ານວິທີການທາງວິຊາການຕ່າງໆ. ໃນປະຈຸບັນ, ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນມີສອງວິທີໃນການປັບປຸງບັນຫາໜ້າໂຕະລະຫວ່າງເພັດ ແລະ ມາຕຣິກ Cu: (1) ການດັດແປງພື້ນຜິວຂອງເພັດ; (2) ການປະສົມໂລຫະຂອງມາຕຣິກທອງແດງ.
ແຜນວາດການດັດແປງ: (ກ) ການຊຸບໂດຍກົງໃສ່ໜ້າຜິວຂອງເພັດ; (ຂ) ການປະສົມໂລຫະປະສົມແມັດຕຣິກ
(1) ການດັດແປງພື້ນຜິວຂອງເພັດ
ການເຄືອບອົງປະກອບທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວເຊັ່ນ Mo, Ti, W ແລະ Cr ໃສ່ຊັ້ນໜ້າດິນຂອງໄລຍະເສີມສາມາດປັບປຸງຄຸນລັກສະນະການເຊື່ອມຂອງເພັດ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງເສີມຂະຫຍາຍການນຳຄວາມຮ້ອນຂອງມັນ. ການເຜົາສາມາດເຮັດໃຫ້ອົງປະກອບຂ້າງເທິງສາມາດປະຕິກິລິຍາກັບຄາບອນຢູ່ເທິງໜ້າດິນຂອງຜົງເພັດເພື່ອສ້າງຊັ້ນການຫັນປ່ຽນຄາໄບ. ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ສະຖານະການປຽກລະຫວ່າງເພັດແລະພື້ນຖານໂລຫະດີທີ່ສຸດ, ແລະການເຄືອບສາມາດປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ໂຄງສ້າງຂອງເພັດປ່ຽນແປງໃນອຸນຫະພູມສູງ.
(2) ໂລຫະປະສົມຂອງເມທຣິກທອງແດງ
ກ່ອນການປຸງແຕ່ງວັດສະດຸປະສົມ, ການປຸງແຕ່ງກ່ອນການປະສົມໂລຫະປະສົມແມ່ນປະຕິບັດກັບທອງແດງໂລຫະ, ເຊິ່ງສາມາດຜະລິດວັດສະດຸປະສົມທີ່ມີຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນສູງໂດຍທົ່ວໄປ. ການເສີມອົງປະກອບທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວໃນແມັດຕຣິກທອງແດງບໍ່ພຽງແຕ່ສາມາດຫຼຸດຜ່ອນມຸມປຽກລະຫວ່າງເພັດແລະທອງແດງໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບ, ແຕ່ຍັງສ້າງຊັ້ນຄາໄບທີ່ແຂງຕົວເຊິ່ງລະລາຍໃນແມັດຕຣິກທອງແດງຢູ່ທີ່ໜ້າຕໍ່ຂອງເພັດ/Cu ຫຼັງຈາກປະຕິກິລິຍາ. ດ້ວຍວິທີນີ້, ຊ່ອງຫວ່າງສ່ວນໃຫຍ່ທີ່ມີຢູ່ໃນໜ້າຕໍ່ຂອງວັດສະດຸແມ່ນຖືກດັດແປງ ແລະ ຕື່ມເຕັມ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງປັບປຸງຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນ.
04 ສະຫຼຸບ
ວັດສະດຸຫຸ້ມຫໍ່ແບບດັ້ງເດີມບໍ່ມີຄວາມສາມາດໃນການຄຸ້ມຄອງຄວາມຮ້ອນຈາກຊິບທີ່ທັນສະໄໝ. ວັດສະດຸປະສົມ Dia/Cu, ທີ່ມີ CTE ທີ່ສາມາດປັບໄດ້ ແລະ ຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນສູງພິເສດ, ເປັນຕົວແທນຂອງວິທີແກ້ໄຂທີ່ປ່ຽນແປງໄດ້ສຳລັບເອເລັກໂຕຣນິກລຸ້ນຕໍ່ໄປ.
ໃນຖານະທີ່ເປັນວິສາຫະກິດເຕັກໂນໂລຢີສູງທີ່ປະສົມປະສານອຸດສາຫະກໍາແລະການຄ້າ, XKH ສຸມໃສ່ການຄົ້ນຄວ້າ, ພັດທະນາ ແລະ ຜະລິດວັດສະດຸປະສົມເພັດ/ທອງແດງ ແລະ ວັດສະດຸປະສົມໂລຫະປະສິດທິພາບສູງເຊັ່ນ: SiC/Al ແລະ Gr/Cu, ໃຫ້ບໍລິການວິທີແກ້ໄຂການຄຸ້ມຄອງຄວາມຮ້ອນທີ່ມີນະວັດຕະກໍາດ້ວຍຄວາມນໍາຄວາມຮ້ອນຫຼາຍກວ່າ 900W/(m·K) ສໍາລັບຂົງເຂດການຫຸ້ມຫໍ່ເອເລັກໂຕຣນິກ, ໂມດູນພະລັງງານ ແລະ ການບິນອະວະກາດ.
XKH'ວັດສະດຸປະສົມລາມິເນດເຄືອບທອງແດງເພັດ:
ເວລາໂພສ: ພຶດສະພາ-12-2025