At the moment, the issues related to the assurance of highly efficient thermal control in electronic systems continue to be relevant. More than half of the failure cases in the operation of electronic systems are caused precisely by the elevated temperature in the contact areas of their elements. Semiconductor components are installed on various plates or substrates that serve as elements of heat removal and provide effective thermal control. However, the selection of materials for such plates is a difficult task. Using the spark plasma method, the authors produced 3-D samples based on molybdenum and copper powders. The combination of copper with high thermal conductivity and molybdenum with a low-temperature coefficient of expansion makes it possible to use these metals as elements of heat removal for semiconductor components. According to the results of X-ray phase analysis, the authors identified that the composites, in addition to the main crystalline phases of molybdenum and copper, contain molybdenum carbide and molybdenum oxide. The presence of these chemical compounds is caused by the nature of the sintering process in graphite molds and the quality of raw materials. The authors identified that the dependence of the composites void density on the sintering temperature has a complex behavior related to the interchange of solid-phase and liquid-phase sintering. Scanning electron microscopy of samples showed that copper in samples fills in the intergranular space of molybdenum particles, and thus assure high density of end bulk products. In this case, sintering at a temperature of more than 1060 °C causes the runout of molten copper out of molds space that facilitates the formation of large pores with further sample density reduction. The study identified that, at sintering temperature of 1060 °C, the minimal number of pores appear in a sample, and the particles fit most closely to each other.
В настоящий момент вопросы обеспечения высокоэффективного терморегулирования в электронных системах остаются актуальными. Более половины случаев отказов электронных систем связано именно с повышенной температурой в местах контакта их элементов. Полупроводниковые компоненты устанавливаются на различные пластины или подложки, которые выполняют функцию элементов отвода тепла и обеспечивают эффективное терморегулирование. Однако подбор материалов для таких пластин является сложной задачей. Получены объемные образцы на основе порошков молибдена и меди искровым плазменным методом. Высокий уровень теплопроводности меди и низкий температурный коэффициент расширения молибдена позволяют использовать эти металлы в качестве элементов отвода тепла для полупроводниковых компонентов. По результатам рентгенофазового анализа установлено, что композиты, помимо основных кристаллических фаз молибдена и меди, содержат карбид димолибдена и оксид молибдена. Присутствие данных химических соединений обусловлено характером процесса спекания в графитовых пресс-формах и качеством исходных материалов. Установлено, что зависимость плотности пор композитов от температуры спекания имеет неоднозначный характер изменения, связанный с чередованием твердофазного и жидкофазного спекания. Исследование образцов методом сканирующей электронной микроскопии показало, что в образцах медь заполняет межзеренное пространство частиц молибдена, тем самым обеспечивая высокую плотность конечных объемных продуктов. При этом спекание при температуре свыше 1060 °C сопровождается вытеканием расплавленной меди из объема пресс-формы, что способствует образованию больших пор с последующим снижением плотности образцов. Выявлено, что при температуре спекания 1060 °C в образце возникает минимальное количество пор, и частицы наиболее тесно прилегают друг к другу.