Studies on the thermal behaviour of particle filled epoxy used in microelectronic devices
Mikroelektronik uygulamarda kullanılan parçacık katkılı epoksinin thermal davranışı üzerine çalışmalar
- Tez No: 1011557
- Danışmanlar: PROF. DR. CEVDET KAYNAK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Metalurji Mühendisliği, Polymer Science and Technology, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Alüminyum nitrür, Alüminyum oksit, Mikroelektronik aygıtlar, Termal iletkenlik, Aluminum nitride, Aluminum oxide, Microelectronic devices, Thermal conductivity
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmanın temel amacı, mikroelektronik cihazlarda kullanılan epoksi reçinenin ısıl performansı üzerine %10, %20 ve %40 ağırlıkça mikron boyutlu parçacıkların (alüminyum nitrür, alüminyum oksit, silikon nitrür, silikon oksit) etkilerini incelemektir. Numuneler, çözelti karıştırma tekniği ile hazırlanmış, ardından kalıplama ve kürleme işlemleri uygulanmıştır. Her bir parçacık türü arasında küçük farklılıklar bulunmakla birlikte, gerçekleştirilen çeşitli ısıl analizler, tüm parçacıklar için dolgu miktarının artmasının epoksi reçinenin ısıl performansını belirgin şekilde iyileştirdiğini ortaya koymuştur. Bu tür cihazların ısıl performansını etkileyen en önemli özelliklerden biri ısı iletkenliği (λ)'dir. Çalışma sırasında oluşan ısının, yeterli bir ısı iletkenliği seviyesini gerektiren ısı yayılımı yoluyla ortamdan uzaklaştırılması gerekmektedir. Bu çalışmada, %40 ağırlıkça dolgu kullanımı, saf epoksinin ısı iletkenliği değerini (0,15 W/m·K) üç kattan fazla artırmıştır. Cihazların çalışma sürecinde karşılaşılan bir diğer önemli sorun ise, cihazda kullanılan farklı malzemelerin ısıl genleşme katsayılarının (α) farklı olmasından kaynaklanan ve boyutsal kararsızlık nedeniyle fonksiyon kaybına yol açabilen“ısıl gerinim uyumsuzluğu”nun oluşmasıdır. Bu çalışmada, %40 ağırlıkça dolgu kullanımı ile epoksinin ısıl genleşme katsayısı 49×10⁻⁶/K değerinden 28×10⁻⁶/K değerine düşmüş olup, bu durum yaklaşık %43'lük bir azalmaya karşılık gelmektedir. Isıl performans aynı zamanda camsı geçiş sıcaklığı (Tg) değerlerine de bağlıdır. Bu çalışmada, %40 ağırlıkça dolgu kullanımı, saf epoksinin Tg değerini 51°C'den 68°C'ye yükseltmiş, yani 17°C'lik bir artış sağlamıştır. Benzer şekilde, %40 ağırlıkça dolgu kullanımı saf epoksinin ısıl bozunma sıcaklığını (Td) 324°C'den 356°C'ye çıkarmış, bu da 32°C'lik bir artışa karşılık gelmektedir. Ayrıca, tüm parçacıkların ilave edilmesinden sonra saf epoksi reçinenin lap-shear yapışma dayanımında herhangi bir azalma olmadığı da ortaya konmuştur. Buna ek olarak, bu parçacıklar 25°C ve 50°C'de ölçülen Depolama Modül değerleri açısından saf epoksinin mekanik rijitliğini de artırmıştır.
Özet (Çeviri)
The main purpose of this study was to investigate effects of 10, 20, 40 wt% micron-sized particles (aluminum nitride, aluminum oxide, silicon nitride, silicon oxide) on the thermal performance of epoxy resin used in microelectronic devices. Specimens were produced via solution mixing technique followed by molding and curing. Although there were slight differences between each particle used, various thermal analyses conducted revealed that increasing the amount of all particles improved the thermal performance of the epoxy resin more significantly. The most significant property influencing thermal performance of these devices would be Thermal Conductivity (λ). Because heat development during operation should be released via heat diffusion which requires certain level of λ. In this study, use of 40 wt% particles increased the Thermal Conductivity (λ) of neat epoxy (0.15 W/m. K) more than 3 times. Another significant problem during operation of these devices would be formation of“thermal strain mismatch”due to the different values of Thermal Expansion Coefficient (α) of each material used in the device that might lead to loss of dimensional stability and malfunctioning. In this study, use of 40 wt.% particles decreased the thermal expansion coefficient of epoxy (49x10-6/K) down to 28x10-6/K, i.e. a decrease of -43%. Thermal performance also depends on the Glass Transition Temperature (Tg) values. In this study, use of 40 wt% particles increased Tg of neat epoxy (51°C) to 68°C, i.e. an increase of 17°C. Similarly, use of 40 wt% particles increased the Thermal Degradation Temperature (Td) of neat epoxy (324°C) to 356°C; i.e. an increase of 32°C. Moreover, it was also revealed that, there was no decrease in the lap shear adhesion strength of the neat epoxy resin after the incorporation of all particles. Additionally, these particles also increased mechanical rigidity of neat epoxy in terms of Storage Modulus at 25°C and 50°C.
Benzer Tezler
- Improvement of mechanical characteristics of the thermoset epoxy polymer systems by using nanostructures
Epoksi termoset polimer sistemlerin mekanik karakteristiklerinin nanoyapılar kullanılarak geliştirilmesi
ZAFER AZEM
Doktora
İngilizce
2022
Metalurji MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UĞUR MALAYOĞLU
- Impact modification of sepiolite-epoxy composites
Sepiyolit-epoksi kompozitlerinin darbe dayanımının geliştirilmesi
S. GÜLŞAH ÖZATAĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜLKÜ YILMAZER
PROF. DR. HAYRETTİN YÜCEL
- Kompozit malzemelerde katkıların ısı iletimine ve mekanik özelliklerine etkisi
Effect of additives on thermal conduction and mechanical properties in composite materials
MERT SELMANOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜNAL UYSAL
- Hidrofobik dolgu içeren polimerik kompozitlerin uzun dönem su emme davranışlarının incelenmesi
Investigation of long-term water absorption behavior of polymer composites containing hydrophobic filler
NURTEN EKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Kimya MühendisliğiAfyon Kocatepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET GALİP İÇDUYGU
- Ortalama hafif agrega boyutunun yarı hafif betonların dona dayanıklılığı üzerindeki etkileri
The Effect of light weight aggregate fraction on the freezing-thawing resistance of semi-light weight concretes
GÜL HATİCE ÖZTÜTÜNCÜ