เนื่องจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยังคงมีขนาดเล็กลงและความหนาแน่นของพลังงานเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ความท้าทายใหม่ที่เร่งด่วนได้เกิดขึ้น: การจัดการความร้อน การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของความต้องการพลังงานทำให้ชิปถึงขีดจำกัดทางความร้อน โดยการลดประสิทธิภาพที่เกิดจากความร้อนอาจลดประสิทธิภาพลงได้ถึง 30% โซลูชันการจัดการความร้อนแบบดั้งเดิม เช่น ทองแดงหรือเซรามิกซับสเตรต กำลังพิสูจน์แล้วว่าไม่เพียงพอในการจัดการกับสภาวะที่รุนแรงเหล่านี้ ณ จุดเปลี่ยนที่สำคัญนี้ ซิลิคอนคาร์ไบด์/อะลูมิเนียม (SiC/Al) คอมโพสิต กำลังเกิดขึ้นในฐานะโซลูชันที่ดีที่สุดสำหรับการบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์รุ่นต่อไป คุณสมบัติทางความร้อนและเชิงกลที่ปรับแต่งได้ทำให้เป็นตัวขับเคลื่อนสำคัญสำหรับความก้าวหน้าในยานยนต์ไฟฟ้า (EVs) การสื่อสาร 5G/6G และเทคโนโลยีการบินและอวกาศ
วิวัฒนาการของวงจรรวม (ICs) ทำให้การจัดการความร้อนที่มีประสิทธิภาพเป็นข้อจำกัดหลักด้านประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือ เนื่องจากความต้องการอุปกรณ์ที่เร็วขึ้น เล็กกว่า และมีประสิทธิภาพมากขึ้นทวีความรุนแรงขึ้น วัสดุแบบดั้งเดิมจึงไม่สามารถตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นได้อีกต่อไป
| ความท้าทาย | ปัญหาเกี่ยวกับวัสดุแบบดั้งเดิม | โซลูชันโดย SiC/Al |
|---|---|---|
| ความเค้นจากการขยายตัวทางความร้อน (CTE) | สูงCTE ไม่ตรงกับชิป (Si, GaN) นำไปสู่ความล้าของบัดกรีและความล้มเหลวของแพ็คเกจระหว่างการหมุนเวียนความร้อน | ปรับแต่งได้CTE ของ SiC/Al คอมโพสิตตรงกับชิปอย่างแม่นยำ ขจัดความเครียดจากความร้อน |
| ประสิทธิภาพทางความร้อน | ความยากในการบรรลุการนำความร้อนสูงในขณะที่ยังคงรักษา CTE ต่ำ | การนำความร้อนสูง (สูงถึง 180 W·m⁻¹·K⁻¹) ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการสกัดความร้อนที่มีประสิทธิภาพ |
| การลดน้ำหนัก | ความต้องการวัสดุน้ำหนักเบาอย่างเร่งด่วนในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ การทหาร และ EV | SiC/Al คอมโพสิตมีเบากว่าถึง 70% กว่าวัสดุที่ใช้ทองแดง ทำให้ประหยัดน้ำหนักได้อย่างมาก |
ความสวยงามของ SiC/Al คอมโพสิตอยู่ที่ความสามารถในการรวมความแข็งแกร่งในการขยายตัวต่ำ ของอนุภาค SiC เข้ากับประสิทธิภาพการนำไฟฟ้าสูง ของเมทริกซ์ Al ซึ่งให้ความสมดุลที่เหมาะสมสำหรับการบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง
ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าของ SiC/Al คอมโพสิตเกิดจากการออกแบบทางวิศวกรรมที่แม่นยำและคุณสมบัติของวัสดุที่ปรับแต่ง
โดยการปรับเศษส่วนปริมาตรของอนุภาค SiC (โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 55% ถึง 70%) วิศวกรสามารถปรับแต่งCTE ของคอมโพสิตให้ตรงกับชิปซิลิคอน (ประมาณ 3.0 × 10⁻⁶ K⁻⁻1) สิ่งนี้ส่งผลให้เกิดซับสเตรตที่ขยายและหดตัวในอัตราเดียวกับชิป ป้องกันความล้มเหลวที่เกิดจากความเครียดระหว่างการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับความน่าเชื่อถือในระยะยาว
SiC/Al คอมโพสิตผลิตโดยใช้วิธีการการแทรกซึมของโลหะเหลว เช่น การแทรกซึมแบบไม่มีแรงดันและการแทรกซึมด้วยแรงดัน ข้อดีของวิธีการผลิตนี้ ได้แก่:
การควบคุมต้นทุน: เมื่อเทียบกับวิธีการผลิตโลหะผง การแทรกซึมของโลหะเหลวมีความประหยัดกว่า
ความสามารถในการผลิตใกล้รูปร่างสุทธิ: สามารถสร้างรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนได้ในขั้นตอนเดียว ลดความจำเป็นในการตัดเฉือนรองและลดของเสียจากวัสดุ ประสิทธิภาพนี้ทำให้มั่นใจได้ว่า SiC/Al ไม่เพียงแต่เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความแม่นยำสูงและปริมาณน้อย (เช่น การป้องกันประเทศ) เท่านั้น แต่ยังเข้าถึงได้ในตลาดเชิงพาณิชย์ที่มีปริมาณมากอีกด้วย
ขอบการผลิตนี้ยังช่วยให้ SiC/Al รักษาความสามารถในการปรับขนาดได้สูง ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมากทั้งในภาคพาณิชย์และภาคทหาร
SiC/Al คอมโพสิตกำลังเปลี่ยนผ่านอย่างรวดเร็วจากการวิจัยในห้องปฏิบัติการไปสู่การผลิตกระแสหลัก โดยนำเสนอศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงในหลายอุตสาหกรรมที่มีการเติบโตสูง:
แอปพลิเคชัน: SiC/Al ใช้ในแผ่นฐานและซับสเตรตกระจายความร้อนสำหรับโมดูล IGBT/SiC MOSFET ในอินเวอร์เตอร์รถยนต์ไฟฟ้า
ปัญหาที่แก้ไขแล้ว: การจับคู่CTE ที่สมบูรณ์แบบของ SiC/Al ช่วยเพิ่มอายุการใช้งานของการหมุนเวียนความร้อนของโมดูลพลังงานที่สำคัญอย่างมาก ซึ่งจำเป็นสำหรับความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานของระบบส่งกำลัง EV นอกจากนี้ คุณสมบัติที่มีน้ำหนักเบายังมีส่วนช่วยโดยตรงในการเพิ่มระยะทางและประสิทธิภาพของรถยนต์
แอปพลิเคชัน: SiC/Al คอมโพสิตถูกนำมาใช้ในตัวเรือนบรรจุภัณฑ์และแกนพิมพ์วงจร (PCB) สำหรับโมดูลRF กำลังสูงและระบบเรดาร์แบบอาร์เรย์เฟส
ข้อเสนอคุณค่า:การนำความร้อนสูง ของ SiC/Al ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานที่เสถียรของโปรเซสเซอร์สัญญาณความเร็วสูงในระบบการสื่อสารที่รวดเร็วเป็นพิเศษการลดน้ำหนักมากกว่า 70% เมื่อเทียบกับวัสดุแบบดั้งเดิมมีความสำคัญอย่างยิ่งในการลดน้ำหนักของอุปกรณ์ที่ติดตั้งบนหอคอยและอุปกรณ์ทางอากาศ ทำให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพและความคล่องตัวที่ดีขึ้น
แอปพลิเคชัน: SiC/Al คอมโพสิตถูกนำมาใช้ในโครงสร้างควบคุมความร้อนสำหรับเพย์โหลดดาวเทียม ระบบเลเซอร์พลังงานสูง และซับสเตรต PCB ทางทหาร
คุณค่าของลูกค้า: SiC/Al คอมโพสิตช่วยให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รักษาความน่าเชื่อถือเป็นศูนย์ แม้ในอุณหภูมิที่ผันผวนอย่างรุนแรง ซึ่งจำเป็นสำหรับระบบการบินและอวกาศและการป้องกันประเทศ นอกจากนี้ ลักษณะน้ำหนักเบาของพวกเขายังช่วยลดมวลของเพย์โหลดลงอย่างมาก ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญในการลดต้นทุนเชื้อเพลิงและการเปิดตัว
ในการแสวงหาประสิทธิภาพทางอิเล็กทรอนิกส์อย่างไม่หยุดหย่อนการจัดการความร้อน ได้กลายเป็นขอบเขตสูงสุด เนื่องจากระบบมีขนาดกะทัดรัดและมีความหนาแน่นของพลังงานมากขึ้น การควบคุมความร้อนที่มีประสิทธิภาพจึงเป็นปัจจัยชี้ขาดในความสำเร็จของระบบ SiC/Al คอมโพสิตแสดงถึงทางเลือกที่หลีกเลี่ยงไม่ได้สำหรับการบรรลุระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสิทธิภาพสูง ความน่าเชื่อถือสูง และน้ำหนักเบา
อนาคตของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขึ้นอยู่กับความสามารถในการจัดการความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ และ SiC/Al คอมโพสิตมอบโซลูชันความร้อนที่เสถียรและมีประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับอุปกรณ์รุ่นต่อไป ไม่ว่าจะอยู่ในยานยนต์ไฟฟ้า, การสื่อสาร 5G/6G, หรือการใช้งานด้านการบินและอวกาศ, SiC/Al เป็นวัสดุที่จะช่วยให้ความก้าวหน้าของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ดำเนินต่อไป
เราทุ่มเทให้กับการพัฒนาการวิจัย การพัฒนา และการผลิตวัสดุคอมโพสิต SiC/Al ช่วยให้คุณสร้างผลิตภัณฑ์รุ่นต่อไปที่มีประสิทธิภาพสูงและมีความน่าเชื่อถือสูง
เนื่องจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยังคงมีขนาดเล็กลงและความหนาแน่นของพลังงานเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ความท้าทายใหม่ที่เร่งด่วนได้เกิดขึ้น: การจัดการความร้อน การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของความต้องการพลังงานทำให้ชิปถึงขีดจำกัดทางความร้อน โดยการลดประสิทธิภาพที่เกิดจากความร้อนอาจลดประสิทธิภาพลงได้ถึง 30% โซลูชันการจัดการความร้อนแบบดั้งเดิม เช่น ทองแดงหรือเซรามิกซับสเตรต กำลังพิสูจน์แล้วว่าไม่เพียงพอในการจัดการกับสภาวะที่รุนแรงเหล่านี้ ณ จุดเปลี่ยนที่สำคัญนี้ ซิลิคอนคาร์ไบด์/อะลูมิเนียม (SiC/Al) คอมโพสิต กำลังเกิดขึ้นในฐานะโซลูชันที่ดีที่สุดสำหรับการบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์รุ่นต่อไป คุณสมบัติทางความร้อนและเชิงกลที่ปรับแต่งได้ทำให้เป็นตัวขับเคลื่อนสำคัญสำหรับความก้าวหน้าในยานยนต์ไฟฟ้า (EVs) การสื่อสาร 5G/6G และเทคโนโลยีการบินและอวกาศ
วิวัฒนาการของวงจรรวม (ICs) ทำให้การจัดการความร้อนที่มีประสิทธิภาพเป็นข้อจำกัดหลักด้านประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือ เนื่องจากความต้องการอุปกรณ์ที่เร็วขึ้น เล็กกว่า และมีประสิทธิภาพมากขึ้นทวีความรุนแรงขึ้น วัสดุแบบดั้งเดิมจึงไม่สามารถตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นได้อีกต่อไป
| ความท้าทาย | ปัญหาเกี่ยวกับวัสดุแบบดั้งเดิม | โซลูชันโดย SiC/Al |
|---|---|---|
| ความเค้นจากการขยายตัวทางความร้อน (CTE) | สูงCTE ไม่ตรงกับชิป (Si, GaN) นำไปสู่ความล้าของบัดกรีและความล้มเหลวของแพ็คเกจระหว่างการหมุนเวียนความร้อน | ปรับแต่งได้CTE ของ SiC/Al คอมโพสิตตรงกับชิปอย่างแม่นยำ ขจัดความเครียดจากความร้อน |
| ประสิทธิภาพทางความร้อน | ความยากในการบรรลุการนำความร้อนสูงในขณะที่ยังคงรักษา CTE ต่ำ | การนำความร้อนสูง (สูงถึง 180 W·m⁻¹·K⁻¹) ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการสกัดความร้อนที่มีประสิทธิภาพ |
| การลดน้ำหนัก | ความต้องการวัสดุน้ำหนักเบาอย่างเร่งด่วนในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ การทหาร และ EV | SiC/Al คอมโพสิตมีเบากว่าถึง 70% กว่าวัสดุที่ใช้ทองแดง ทำให้ประหยัดน้ำหนักได้อย่างมาก |
ความสวยงามของ SiC/Al คอมโพสิตอยู่ที่ความสามารถในการรวมความแข็งแกร่งในการขยายตัวต่ำ ของอนุภาค SiC เข้ากับประสิทธิภาพการนำไฟฟ้าสูง ของเมทริกซ์ Al ซึ่งให้ความสมดุลที่เหมาะสมสำหรับการบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง
ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าของ SiC/Al คอมโพสิตเกิดจากการออกแบบทางวิศวกรรมที่แม่นยำและคุณสมบัติของวัสดุที่ปรับแต่ง
โดยการปรับเศษส่วนปริมาตรของอนุภาค SiC (โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 55% ถึง 70%) วิศวกรสามารถปรับแต่งCTE ของคอมโพสิตให้ตรงกับชิปซิลิคอน (ประมาณ 3.0 × 10⁻⁶ K⁻⁻1) สิ่งนี้ส่งผลให้เกิดซับสเตรตที่ขยายและหดตัวในอัตราเดียวกับชิป ป้องกันความล้มเหลวที่เกิดจากความเครียดระหว่างการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับความน่าเชื่อถือในระยะยาว
SiC/Al คอมโพสิตผลิตโดยใช้วิธีการการแทรกซึมของโลหะเหลว เช่น การแทรกซึมแบบไม่มีแรงดันและการแทรกซึมด้วยแรงดัน ข้อดีของวิธีการผลิตนี้ ได้แก่:
การควบคุมต้นทุน: เมื่อเทียบกับวิธีการผลิตโลหะผง การแทรกซึมของโลหะเหลวมีความประหยัดกว่า
ความสามารถในการผลิตใกล้รูปร่างสุทธิ: สามารถสร้างรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนได้ในขั้นตอนเดียว ลดความจำเป็นในการตัดเฉือนรองและลดของเสียจากวัสดุ ประสิทธิภาพนี้ทำให้มั่นใจได้ว่า SiC/Al ไม่เพียงแต่เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความแม่นยำสูงและปริมาณน้อย (เช่น การป้องกันประเทศ) เท่านั้น แต่ยังเข้าถึงได้ในตลาดเชิงพาณิชย์ที่มีปริมาณมากอีกด้วย
ขอบการผลิตนี้ยังช่วยให้ SiC/Al รักษาความสามารถในการปรับขนาดได้สูง ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมากทั้งในภาคพาณิชย์และภาคทหาร
SiC/Al คอมโพสิตกำลังเปลี่ยนผ่านอย่างรวดเร็วจากการวิจัยในห้องปฏิบัติการไปสู่การผลิตกระแสหลัก โดยนำเสนอศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงในหลายอุตสาหกรรมที่มีการเติบโตสูง:
แอปพลิเคชัน: SiC/Al ใช้ในแผ่นฐานและซับสเตรตกระจายความร้อนสำหรับโมดูล IGBT/SiC MOSFET ในอินเวอร์เตอร์รถยนต์ไฟฟ้า
ปัญหาที่แก้ไขแล้ว: การจับคู่CTE ที่สมบูรณ์แบบของ SiC/Al ช่วยเพิ่มอายุการใช้งานของการหมุนเวียนความร้อนของโมดูลพลังงานที่สำคัญอย่างมาก ซึ่งจำเป็นสำหรับความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานของระบบส่งกำลัง EV นอกจากนี้ คุณสมบัติที่มีน้ำหนักเบายังมีส่วนช่วยโดยตรงในการเพิ่มระยะทางและประสิทธิภาพของรถยนต์
แอปพลิเคชัน: SiC/Al คอมโพสิตถูกนำมาใช้ในตัวเรือนบรรจุภัณฑ์และแกนพิมพ์วงจร (PCB) สำหรับโมดูลRF กำลังสูงและระบบเรดาร์แบบอาร์เรย์เฟส
ข้อเสนอคุณค่า:การนำความร้อนสูง ของ SiC/Al ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานที่เสถียรของโปรเซสเซอร์สัญญาณความเร็วสูงในระบบการสื่อสารที่รวดเร็วเป็นพิเศษการลดน้ำหนักมากกว่า 70% เมื่อเทียบกับวัสดุแบบดั้งเดิมมีความสำคัญอย่างยิ่งในการลดน้ำหนักของอุปกรณ์ที่ติดตั้งบนหอคอยและอุปกรณ์ทางอากาศ ทำให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพและความคล่องตัวที่ดีขึ้น
แอปพลิเคชัน: SiC/Al คอมโพสิตถูกนำมาใช้ในโครงสร้างควบคุมความร้อนสำหรับเพย์โหลดดาวเทียม ระบบเลเซอร์พลังงานสูง และซับสเตรต PCB ทางทหาร
คุณค่าของลูกค้า: SiC/Al คอมโพสิตช่วยให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รักษาความน่าเชื่อถือเป็นศูนย์ แม้ในอุณหภูมิที่ผันผวนอย่างรุนแรง ซึ่งจำเป็นสำหรับระบบการบินและอวกาศและการป้องกันประเทศ นอกจากนี้ ลักษณะน้ำหนักเบาของพวกเขายังช่วยลดมวลของเพย์โหลดลงอย่างมาก ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญในการลดต้นทุนเชื้อเพลิงและการเปิดตัว
ในการแสวงหาประสิทธิภาพทางอิเล็กทรอนิกส์อย่างไม่หยุดหย่อนการจัดการความร้อน ได้กลายเป็นขอบเขตสูงสุด เนื่องจากระบบมีขนาดกะทัดรัดและมีความหนาแน่นของพลังงานมากขึ้น การควบคุมความร้อนที่มีประสิทธิภาพจึงเป็นปัจจัยชี้ขาดในความสำเร็จของระบบ SiC/Al คอมโพสิตแสดงถึงทางเลือกที่หลีกเลี่ยงไม่ได้สำหรับการบรรลุระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสิทธิภาพสูง ความน่าเชื่อถือสูง และน้ำหนักเบา
อนาคตของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขึ้นอยู่กับความสามารถในการจัดการความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ และ SiC/Al คอมโพสิตมอบโซลูชันความร้อนที่เสถียรและมีประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับอุปกรณ์รุ่นต่อไป ไม่ว่าจะอยู่ในยานยนต์ไฟฟ้า, การสื่อสาร 5G/6G, หรือการใช้งานด้านการบินและอวกาศ, SiC/Al เป็นวัสดุที่จะช่วยให้ความก้าวหน้าของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ดำเนินต่อไป
เราทุ่มเทให้กับการพัฒนาการวิจัย การพัฒนา และการผลิตวัสดุคอมโพสิต SiC/Al ช่วยให้คุณสร้างผลิตภัณฑ์รุ่นต่อไปที่มีประสิทธิภาพสูงและมีความน่าเชื่อถือสูง
