Application du nitrure d’aluminium dans le domaine de la haute conductivité thermique

À l’heure actuelle, l’application du nitrure d’aluminium dans le domaine de la conductivité thermique élevée se concentre principalement sur deux aspects : le substrat d’emballage et la charge conductrice thermique.

Matériau de substrat idéal pour l’emballage électronique

Le substrat d’emballage utilise principalement la conductivité thermique élevée du matériau lui-même pour évacuer la chaleur de la puce (source de chaleur) afin de réaliser un échange thermique avec l’environnement extérieur. Pour les dispositifs à semi-conducteurs de puissance, le substrat d’emballage doit répondre aux exigences suivantes :

(1) Conductivité thermique élevée ;

(2) Faites correspondre le coefficient de dilatation thermique du matériau de la puce ;

(3) Il a une bonne résistance à la chaleur, répond aux exigences d’utilisation à haute température des appareils électriques et a une bonne stabilité thermique ;

(4) Bonne isolation, répondant aux exigences d’interconnexion électrique et d’isolation de l’appareil ;

(5) Résistance mécanique élevée, répondant aux exigences de résistance des processus de traitement, d’emballage et d’application des appareils ;

(6) Le prix est approprié et adapté à une production et une application à grande échelle.

Mastic thermoconducteur

Avec la miniaturisation et l’intégration élevée des produits électroniques et de leurs dispositifs, les problèmes de dissipation thermique sont devenus un goulot d’étranglement important limitant le développement de la technologie électronique, et les matériaux composites thermoconducteurs tels que les matériaux d’interface thermique, qui déterminent l’effet de dissipation thermique, ont attiré de plus en plus d’attention. plus d’attention.

Actuellement, les matériaux composites thermoconducteurs commerciaux sont généralement composés de polymères et de charges thermoconductrices. La conductivité thermique des polymères étant très faible, généralement inférieure à 0,5 W/m·K, la conductivité thermique des matériaux composites thermiquement conducteurs est principalement déterminée par les charges thermiquement conductrices. À l’heure actuelle, les charges les plus utilisées sur le marché sont les charges d’oxyde représentées par Al2O3, etc. Cependant, la conductivité thermique intrinsèque de l’alumine n’est que de 38 à 42 W/m·K. En raison de ses limites, il sera difficile de préparer des matériaux de dissipation thermique répondant aux exigences du futur. Matériaux composites thermoconducteurs requis par le marché.

Il convient de souligner que bien que les performances globales du nitrure d’aluminium soient bien meilleures que celles de l’oxyde d’aluminium, de l’oxyde de béryllium et du carbure de silicium, et qu’il soit considéré comme un matériau idéal pour les substrats semi-conducteurs hautement intégrés et les emballages de dispositifs électroniques, il est sujet à l’hydrolyse. en absorbant l’eau de l’air. La réaction provoque le revêtement de la surface d’un film d’hydroxyde d’aluminium, qui interrompt le chemin de conduction thermique et affecte la transmission des phonons. De plus, sa forte teneur en remplissage augmentera considérablement la viscosité du polymère, ce qui n’est pas propice au processus de moulage.

Afin de surmonter les problèmes ci-dessus, la modification de la surface des particules thermiquement conductrices de nitrure d’aluminium doit être effectuée pour améliorer le problème de liaison d’interface entre les deux. Il existe actuellement deux méthodes principales pour modifier la surface des particules inorganiques. L’une est la méthode de réaction chimique de surface, qui consiste en l’adsorption ou la réaction de petites substances moléculaires telles que des agents de couplage à la surface de particules inorganiques. L’autre est la méthode de greffage de surface, qui est une réaction de greffage entre des monomères polymères et des groupes hydroxyles à la surface de particules inorganiques.

Actuellement, les modifications de surface des agents de couplage, telles que les agents de couplage silane et titanate et d’autres types d’agents de traitement de surface, sont couramment utilisées. Par rapport à la méthode de réaction chimique de surface, la méthode de greffage de surface présente une plus grande flexibilité. Il peut sélectionner des monomères et des processus de réaction de greffage qui répondent aux conditions selon différentes exigences caractéristiques.