ما هو معامل التمدد الحراري لطبقة الجرانيت؟ وما أهميته لأجهزة أشباه الموصلات؟

يُعد الجرانيت خيارًا شائعًا لطبقة أجهزة أشباه الموصلات نظرًا لاستقراره الحراري الممتاز ومتانته الميكانيكية. ويُعد معامل التمدد الحراري (TEC) للجرانيت خاصية فيزيائية مهمة تُحدد مدى ملاءمته للاستخدام في هذه التطبيقات.

يتراوح معامل التمدد الحراري للجرانيت تقريبًا بين 4.5 و6.5 × 10^-6/K. هذا يعني أنه مع كل درجة مئوية أعلى في درجة الحرارة، يتمدد سطح الجرانيت بنفس المقدار. قد يبدو هذا تغيرًا طفيفًا، إلا أنه قد يُسبب مشاكل كبيرة في أجهزة أشباه الموصلات إذا لم يُراعَ بشكل صحيح.

تتميز أجهزة أشباه الموصلات بحساسية عالية لتغيرات درجة الحرارة، وأي تغيرات طفيفة فيها قد تؤثر على أدائها. لذلك، من الضروري أن تكون قيمة TEC للمواد المستخدمة في هذه الأجهزة منخفضة وقابلة للتنبؤ. يسمح TEC المنخفض في جرانيت بتبديد الحرارة بشكل مستقر ومنتظم من الجهاز، مما يضمن بقاء درجة الحرارة ضمن النطاق المطلوب. وهذا أمر بالغ الأهمية لأن الحرارة الزائدة قد تتلف مادة أشباه الموصلات وتقصر عمرها الافتراضي.

من الجوانب الأخرى التي تجعل الجرانيت مادةً جذابةً لطبقة أجهزة أشباه الموصلات متانته الميكانيكية. تُعد قدرة طبقة الجرانيت على تحمل ضغوطٍ كبيرة والحفاظ على ثباتها أمرًا بالغ الأهمية، لأن أجهزة أشباه الموصلات غالبًا ما تكون عرضة للاهتزازات والصدمات الفيزيائية. كما أن التمدد والانكماش المتغيرين للمواد بسبب تقلبات درجات الحرارة قد يُسببان إجهادًا داخل الجهاز، وقدرة الجرانيت على الحفاظ على شكله في ظل هذه الظروف تُقلل من خطر التلف والتعطل.

في الختام، يلعب معامل التمدد الحراري لطبقة الجرانيت دورًا حاسمًا في أداء أجهزة أشباه الموصلات. باختيار مادة ذات معدل تمدد حراري منخفض، مثل الجرانيت، يمكن لمصنعي معدات تصنيع الرقائق ضمان أداء حراري مستقر وتشغيل موثوق لهذه الأجهزة. ولهذا السبب، يُستخدم الجرانيت على نطاق واسع كمادة طبقة في صناعة أشباه الموصلات، ولا شك أن أهميته لا تُضاهى في ضمان جودة هذه الأجهزة وطول عمرها.