DEVELOPING A CERAMIC COMPOSITE FOR APPLICATIONS IN POWER ELECTRONIC SUBSTRATES

Abstract

معظم مكونات الاجهزة الالكترونية تولد الكثير من الحرارة التي يجب تُبدّد عبر القواعد الإلكترونية بشكل فعال للبيئة المحيطة في غضون فترة قصيرة من الزمن. العمل الحالي معني بتصميم، تصنيع، و إختبار مادة جديدة مركبة من السيراميك لتحل محل قواعد الألومينا في الأجهزة الإلكترونية. يجب أن تمتلك هذه المادة الجديدة موصلية حرارية عالية و معامل تمدد حراري منخفض مقارنة بمادة الألومينا, كما يجب ان تحافظ هذه المادة الجديدة على الفوائد البيئية والاقتصادية للألومينا. للتحصل علي ذلك، تم تصميم المادة علي ان تكون مركب يحتوي علي الألومينا نفسها مع إضافة أي من كربيد السيليكون ‘ الكروم أوالماس. تم إستخدام نماذج تحليلية للتنبوء بالخواص الفعالة للمواد المركبة لتحديد الحجم الجزئي المناسب للمواد المضافة و أيضا لتحديد أحجام الجسيمات التي يتكون منها المضاف (الفصل 3). بإضافة 20٪ حجم جزئي من جسيمات كربيد السيليكون ذات حجم 31 ميكرون، تم إستخدام عملية التلبيد عن طريق البلازما لتلبيد المركب الجديد. أظهر هذا المركب المكون من الألومينا وكربيد السيليكون موصلية حرارية أعلى (من 33 إلى 38 واطمتر مربع لكل درجه حرارة مئوية) و معامل تمدد حراري أقل (من 5.58 إلى 4.7 مايكروميترمتر لكل درجه حرارة مئوية) مقارنة مع الألومينا النقي (الفصل 4). أيضا، أظهر أداء هذا المركب الجديد من السيراميك على العمر التشغيلي لقاعدة النحاس الإلكترونية مباشرة الالتصاق(DBC) عندما تكون معرضة لإحمال دورية حرارية-هيكلية، أنه يمتلك قوة تحمل أعلي للأحمال الحرارية-الميكانيكية‘ كما أن العمر التشغيلي للقاعدة الإلكترونية عندما تكون معرضة لأحمال دورية يتحسن مع استخدام المركب الجديد (٪100) مقارنة مع مع مركب الألومينا النقي (الفصل 5).