Mae copr solet yn draffordd thermol, ond mae'n ehangu fel consertina pan gaiff ei gynhesu. Mewn platen aml-haen manwl gywir, gall yr ehangiad hwn ei rwygo oddi wrth ei gydrannau ceramig neu silicon cyfagos. Mae twngsten copr (CuW) yn ddeunydd cyfansawdd wedi'i beiriannu sy'n dofi'r ehangiad thermol gwyllt hwn trwy wreiddio gronynnau twngsten anystwyth, isel yn y copr meddal, dargludol. Telir y pris ar gyfer y sefydlogrwydd dimensiwn hwn mewn gostyngiad bach yng ngallu'r deunydd i wasgaru gwres yn gyflym.
Hanfodion Trylededd Thermol
Trylededd thermol, sef y cyflymder y mae gwres yn ymledu trwy ddefnydd, yw'r metrig hanfodol mewn dyluniad platen. Mae copr pur yn arddangos trylededd thermol uchel iawn, tua 115 mm²/s, gan ei gwneud yn eithriadol o gyflym wrth ddosbarthu gwres. Mewn cyfansawdd CuW, gyda thwngsten rhwng 20% a 40% yn ôl cyfaint yn nodweddiadol, mae trylededd yn gyfrannol is-efallai 70–90 mm²/s-gan fod twngsten yn dargludo gwres yn llai effeithiol na chopr ac yn cynyddu màs y cyfansawdd.
Mae'r twngsten yn gweithredu fel angor thermol a mecanyddol, gan arafu ehangiad gwyllt y copr ac ychydig yn llaith ei sbrint thermol, tra'n cadw digon o ddargludedd ar gyfer lledaenu gwres yn effeithiol.
Cyfernod Ehangu Thermol a Harmoni Dimensiwn
Prif fantais cyfansawdd CuW yw ei gyfernod ehangu thermol y gellir ei drin (CTE). Gellir peiriannu CuW CTE rhwng ~6.5 a ~9.0 ×10⁻⁶/ gradd, o'i gymharu â gradd copr pur ~17 ×10⁻⁶/. Mae'r ehangiad wedi'i deilwra hwn yn caniatáu i'r platen cyfansawdd gydweddu'n agos â CTE cydrannau cain fel wafferi silicon neu swbstradau ceramig.
Yn nodweddiadol, cyflawnir gweithgynhyrchu trwy ymdreiddio i sgerbwd twngsten mandyllog â chopr tawdd, gan greu bond metelegol sy'n cyfuno dargludiad gwres copr â sefydlogrwydd dimensiwn twngsten. Y cyfansawdd felly yw'r deunydd o ddewis ar gyfer taenwyr gwres lled-ddargludyddion pŵer uchel a rhai platennau gwresogi arbenigol lle nad oes modd trafod paru CTE perffaith. Mae peirianwyr yn masnachu rhywfaint o sbrint thermol copr ar gyfer cytgord dimensiwn absoliwt.
Cyfansawdd CuW vs Trylededd Thermol Platen Copr
Mae cymharu trylededd thermol cyfansawdd CuW â phlatiau copr yn dangos cyfaddawd metelegol clasurol:
Copr solet:Trylededd thermol uchel (~115 mm²/s), CTE uchel (~17 × 10⁻⁶/ gradd), lledaeniad gwres cyflym, cyfatebiad dimensiwn gwael i serameg a silicon.
CuW Cyfansawdd:Trylededd thermol cymedrol (~70-90 mm²/s), CTE isel a theilwra (~6.5-9.0 × 10⁻⁶/ gradd), lledaeniad gwres ychydig yn arafach, cyfatebiad dimensiwn ardderchog i ddeunyddiau sensitif.
Mae'r cynnwys twngsten yn gweithredu fel sefydlogwr thermol a mecanyddol, gan sicrhau bod y platen yn aros yn wastad ac yn rhagweladwy o dan feicio tymheredd uchel, tra'n dal i ddarparu perfformiad thermol digonol ar gyfer cymwysiadau heriol.
Casgliad
Mae platen cyfansawdd CuW yn gampwaith o gyfaddawd metelegol. Mae'n aberthu peth o drylededd thermol cyflym copr i ennill sefydlogrwydd dimensiwn di-ildio twngsten, gan greu llwyfan thermol cytûn ar gyfer swbstradau sensitif. Mewn cymwysiadau gwresogi manwl gywir, nid yw'r perfformiad gorau bob amser yn ymwneud â chyflymder uchaf-mae'n ymwneud â chael ei gydweddu'n berffaith â gofynion thermol a mecanyddol y darn gwaith.
