Dymalloy es un compuesto de matriz metálica que consta de 20% de cobre y 80% de plata matriz de la aleación con el tipo I de diamante . [1] Tiene una conductividad térmica muy alta de 420 W / (m · K), y su expansión térmica se puede ajustar para que coincida con otros materiales, por ejemplo, chips de silicio y arseniuro de galio . Se utiliza principalmente en microelectrónica como sustrato para módulos de varios chips de alta potencia y alta densidad , donde ayuda a eliminar el calor residual . [2]
Dymalloy fue desarrollado como parte de CRADA entre Sun Microsystems y el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore . Primero se investigó para su uso en electrónica espacial para el proyecto Brilliant Pebbles . [3] Dymalloy se prepara a partir de polvo de diamante de aproximadamente 25 micrómetros de tamaño. Los granos se recubren mediante deposición física de vapor con una capa de 10 nanómetros de espesor de aleación de tungsteno con 26% de renio , formando un carburo de tungsteno.capa que ayuda a la unión, luego se recubre con 100 nanómetros de cobre para evitar la oxidación del carburo, luego se compacta en un molde y se infiltra con una aleación fundida de cobre y plata. La adición de 55% en volumen de diamante produce material con expansión térmica equivalente a la del arseniuro de galio ; una cantidad ligeramente mayor de diamante permite combinarlo con el silicio . Se puede usar cobre en lugar de una aleación de cobre y plata, pero el punto de fusión más alto puede causar una transformación parcial del diamante en grafito . El material muestra cierta plasticidad. La alta deformación mecánica provoca una falla frágil en los granos de diamante y una falla dúctil en la matriz. [1]Los granos de diamante dan a la aleación un cierto grado de textura superficial; cuando se desea una superficie lisa, la aleación se puede platear y pulir.
En 1996, el precio de un sustrato de 10 × 10 × 0,1 cm se cotizó en 200 USD [4].
Son posibles aleaciones similares con la fase metálica que consiste en uno o más de plata , cobre , oro , aluminio , magnesio y zinc . El metal formador de carburo se puede seleccionar entre titanio , circonio , hafnio , vanadio , niobio , tantalio y cromo., donde son preferibles Ti, Zr y Hf. La cantidad de metal formador de carburo debe ser suficiente para recubrir al menos el 25% de los granos de diamante, ya que de lo contrario la unión es insuficiente, la transferencia de calor entre la matriz y los granos de diamante es débil, lo que conduce a una pérdida de efectividad hacia el nivel de la matriz. metal solo, y el material puede deformarse a temperaturas más altas, y debe ser bajo para evitar la formación de una capa de carburo demasiado gruesa que dificultaría la transferencia de calor. El volumen de diamante debe ser superior al 30% en volumen, ya que una relación más baja no proporciona un aumento significativo de la conductividad térmica, y menos del 70% en volumen, ya que una relación más alta de diamante dificulta la adaptación de la expansión térmica a los semiconductores. Los granos también deben estar completamente rodeados de metal,para evitar deformaciones debidas a diferentes coeficientes de dilatación térmica entre el diamante y el metal; el recubrimiento de carburo ayuda con esto.[5]
Un material similar es AlSiC , con aluminio en lugar de aleación de cobre y plata y carburo de silicio en lugar de diamante.
Referencias
- ^ a b Dymalloy: un material compuesto para componentes electrónicos de alta densidad de potencia
- ^ Davidson, H. L et al. Sustratos compuestos de cobre y diamante para componentes electrónicos , 25 de enero de 1995
- ^ Aleación de diamante-cobre-plata desarrollada para sustratos MCM , 1 de julio de 1994
- ^ El trabajo de desarrollo continúa en dymalloy , en Science and Technology Review, marzo de 1996, Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, p. 3
- ^ Nishibayashi, Yoshiki, proceso de fabricación de un disipador de calor para semiconductores , patente europea EP0898310; presentada el 29/07/1998; emitido el 07/06/2005
