تطبيق نيتريد الألومنيوم في مجال الموصلية الحرارية العالية

في الوقت الحاضر، يركز تطبيق نيتريد الألومنيوم في مجال الموصلية الحرارية العالية بشكل أساسي على جانبين: ركيزة التغليف والحشو الموصل الحراري.

مادة أساسية للتغليف الإلكتروني المثالي

تستخدم ركيزة التغليف بشكل أساسي الموصلية الحرارية العالية للمادة نفسها لتوصيل الحرارة بعيدًا عن الشريحة (مصدر الحرارة) لتحقيق التبادل الحراري مع البيئة الخارجية. بالنسبة لأجهزة أشباه موصلات الطاقة، يجب أن تستوفي ركيزة التغليف المتطلبات التالية:

(1) الموصلية الحرارية العالية؛

(2) مطابقة معامل التمدد الحراري لمادة الرقاقة؛

(3) لديها مقاومة جيدة للحرارة، وتلبي متطلبات استخدام درجة الحرارة العالية لأجهزة الطاقة، ولها استقرار حراري جيد؛

(4) عزل جيد، يلبي متطلبات التوصيل الكهربائي والعزل للجهاز؛

(5) قوة ميكانيكية عالية، تلبي متطلبات القوة لعمليات معالجة الجهاز والتعبئة والتطبيق؛

(6) السعر مناسب ومناسب للإنتاج والتطبيق على نطاق واسع.

حشو موصل للحرارة

مع التصغير والتكامل العالي للمنتجات الإلكترونية وأجهزتها، أصبحت مشكلات تبديد الحرارة بمثابة عنق الزجاجة المهم الذي يقيد تطور التكنولوجيا الإلكترونية، وقد اجتذبت المواد المركبة الموصلة حراريًا مثل مواد الواجهة الحرارية، التي تحدد تأثير تبديد الحرارة، المزيد والمزيد انتباه اكتر.

في الوقت الحالي، تتكون المواد المركبة التجارية الموصلة حراريًا بشكل عام من البوليمرات والحشوات الموصلة حراريًا. نظرًا لأن التوصيل الحراري للبوليمرات منخفض جدًا، عمومًا أقل من 0.5 وات/م · كلفن، فإن التوصيل الحراري للمواد المركبة الموصلة حراريًا يتم تحديده بشكل أساسي بواسطة مواد حشو موصلة حرارياً. في الوقت الحاضر، الحشوات الأكثر استخدامًا في السوق هي حشوات الأكسيد الممثلة بـ Al2O3، إلخ. ومع ذلك، فإن التوصيل الحراري الجوهري للألومينا هو فقط 38~42W/m·K. ونظرًا لمحدوديتها، سيكون من الصعب تحضير مواد تبديد الحرارة التي تلبي متطلبات المستقبل. المواد المركبة الموصلة للحرارة التي يتطلبها السوق.

تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من أن الأداء العام لنتريد الألومنيوم أفضل بكثير من أداء أكسيد الألومنيوم وأكسيد البريليوم وكربيد السيليكون، ويعتبر مادة مثالية لركائز أشباه الموصلات المتكاملة للغاية وتغليف الأجهزة الإلكترونية، إلا أنه عرضة للتحلل المائي. عن طريق امتصاص الماء في الهواء. يؤدي التفاعل إلى طلاء السطح بطبقة من هيدروكسيد الألومنيوم، مما يقطع مسار التوصيل الحراري ويؤثر على انتقال الفونونات. علاوة على ذلك، فإن محتواه الكبير من الحشو سيزيد بشكل كبير من لزوجة البوليمر، وهو أمر لا يفضي إلى معالجة القوالب.

من أجل التغلب على المشاكل المذكورة أعلاه، يجب إجراء تعديل سطح جسيمات نيتريد الألومنيوم الموصلة حرارياً لتحسين مشكلة ربط الواجهة بين الاثنين. في الوقت الحاضر، هناك طريقتان رئيسيتان لتعديل سطح الجزيئات غير العضوية. إحداها هي طريقة التفاعل الكيميائي السطحي، وهي عبارة عن امتزاز أو تفاعل المواد الجزيئية الصغيرة مثل عوامل الاقتران على سطح الجزيئات غير العضوية. أما الطريقة الأخرى فهي طريقة التطعيم السطحي، وهي عبارة عن تفاعل تطعيم بين مونومرات البوليمر ومجموعات الهيدروكسيل على سطح الجزيئات غير العضوية.

تُستخدم حاليًا بشكل شائع تعديلات سطح عامل الاقتران، مثل عوامل اقتران السيلان والتيتانات وأنواع أخرى من عوامل معالجة السطح. بالمقارنة مع طريقة التفاعل الكيميائي السطحي، فإن طريقة التطعيم السطحي تتمتع بمرونة أكبر. يمكنه اختيار المونومرات وعمليات تفاعل التطعيم التي تلبي الشروط وفقًا للمتطلبات المميزة المختلفة.