Fabrication additive assisté laser de matériaux composites 3D et revêtement diamant par CVD

Abstract

L'augmentation constante de la fréquence de travail des dispositifs à base de semi-conducteurs avec leur miniaturisation a conduit à une surchauffe sévère, qui affecte leur durée de vie et leur fiabilité. Par conséquent, la gestion thermique est devenue une préoccupation importante dans le domaine microélectronique et doit être abordée. Le diamant (D) est connu pour être un excellent matériau pour la dissipation thermique car il possède l'une des conductivités thermiques les plus élevées de tous les matériaux naturels et possède une résistivité électrique élevée. D peut refroidir les puces électroniques de deux manières. Lorsqu'il est utilisé sous forme de film, D agit comme un diffuseur de chaleur. Lorsqu'ils sont utilisés sous forme de poudre, les Ds peuvent être introduits dans les métaux pour améliorer leur conductivités thermiques (TC) et apporter une stabilité dimensionnelle à des températures élevées. Les matériaux composites métal / D résultants sont ainsi d'excellents composants pour former des dissipateurs thermiques. Naturellement, les performances thermiques des dissipateurs thermiques sont étroitement liées à leur surface. Malgré l'attrait des matériaux à base de D en termes de performances thermiques, ils présentent souvent une géométrie simple, principalement en raison de la complexité d’usiner des matériaux à base de D dans des formes complexes. L'impression laser 3D est une méthode émergente de fabrication de géométrie sophistiquées et a donné des résultats prometteurs pour divers métaux et alliages. Dans cette étude, l'impression 3D laser de matériaux composites cuivre / D est proposée pour fabriquer des structures complexes de Cu / D qui pourraient remodeler leurs applications. Avant de fabriquer des matériaux composites Cu / D de manière additive, plusieurs défis doivent être relevés. Premièrement, la fabrication additive de Cu pur est optimisée et caractérisée. Puis, faute d'une affinité chimique entre Cu et D, une interphase est introduite dans le matériau composite. Plus tard, un procédé de revêtement de sel fondu est étudié pour produire un revêtement gradué et multicouche d'oxyde / carbure et de carbure / carbure, respectivement, sur des matériaux carbones. Ensuite, la fabrication additive de structures composites Cu / D est présentée. Enfin, le dépôt des films D est réalisé avec une flamme oxyacétylénique assistée laser. Les effets de l'introduction de lasers ultraviolets dans la flamme sont caractérisés en termes de réaction chimique, de qualité du film D et de taux de croissance.