Penerapan aluminium nitrida di bidang konduktivitas termal yang tinggi

Saat ini, penerapan aluminium nitrida di bidang konduktivitas termal tinggi terutama berfokus pada dua aspek: substrat pengemasan dan pengisi konduktif termal.

Bahan substrat kemasan elektronik yang ideal

Substrat pengemasan terutama menggunakan konduktivitas termal yang tinggi dari bahan itu sendiri untuk menghantarkan panas dari chip (sumber panas) guna mencapai pertukaran panas dengan lingkungan eksternal. Untuk perangkat semikonduktor daya, media pengemasan harus memenuhi persyaratan berikut:

(1) Konduktivitas termal yang tinggi;

(2) Cocokkan koefisien muai panas bahan chip;

(3) Memiliki ketahanan panas yang baik, memenuhi persyaratan penggunaan perangkat listrik pada suhu tinggi, dan memiliki stabilitas termal yang baik;

(4) Insulasi yang baik, memenuhi persyaratan interkoneksi listrik dan insulasi perangkat;

(5) Kekuatan mekanik yang tinggi, memenuhi persyaratan kekuatan proses pemrosesan perangkat, pengemasan dan aplikasi;

(6) Harganya sesuai dan cocok untuk produksi dan aplikasi skala besar.

Pengisi konduktif termal

Dengan miniaturisasi dan integrasi tinggi produk elektronik dan perangkatnya, masalah pembuangan panas telah menjadi hambatan penting yang membatasi pengembangan teknologi elektronik, dan bahan komposit konduktif termal seperti bahan antarmuka termal, yang menentukan efek pembuangan panas, telah menarik lebih banyak dan lebih banyak lagi. lebih banyak perhatian.

Saat ini, material komposit konduktif termal komersial umumnya terdiri dari polimer dan pengisi konduktif termal. Karena konduktivitas termal polimer sangat rendah, umumnya kurang dari 0,5W/m·K, konduktivitas termal bahan komposit konduktif termal terutama ditentukan oleh bahan pengisi konduktif termal. Saat ini, bahan pengisi yang paling banyak digunakan di pasaran adalah bahan pengisi oksida yang diwakili oleh Al2O3, dll. Namun, konduktivitas termal intrinsik alumina hanya 38~42W/m·K. Karena keterbatasannya, akan sulit menyiapkan bahan pembuangan panas yang memenuhi persyaratan masa depan. Material komposit konduktif termal dibutuhkan oleh pasar.

Perlu dicatat bahwa meskipun kinerja keseluruhan aluminium nitrida jauh lebih baik daripada aluminium oksida, berilium oksida, dan silikon karbida, dan dianggap sebagai bahan yang ideal untuk substrat semikonduktor yang sangat terintegrasi dan kemasan perangkat elektronik, namun rentan terhadap hidrolisis. dengan menyerap air di udara. Reaksi tersebut menyebabkan permukaan dilapisi dengan film aluminium hidroksida, yang mengganggu jalur konduksi termal dan mempengaruhi transmisi fonon. Selain itu, kandungan isiannya yang besar akan sangat meningkatkan viskositas polimer, yang tidak kondusif untuk proses pencetakan.

Untuk mengatasi masalah di atas, modifikasi permukaan partikel konduktif termal aluminium nitrida harus dilakukan untuk memperbaiki masalah ikatan antarmuka antara keduanya. Saat ini, ada dua metode utama untuk memodifikasi permukaan partikel anorganik. Salah satunya adalah metode reaksi kimia permukaan, yaitu adsorpsi atau reaksi zat bermolekul kecil seperti bahan penggandeng pada permukaan partikel anorganik. Cara lainnya adalah metode pencangkokan permukaan, yaitu reaksi pencangkokan antara monomer polimer dan gugus hidroksil pada permukaan partikel anorganik.

Saat ini yang umum digunakan adalah bahan penggandeng modifikasi permukaan, seperti bahan penggandeng silan dan titanat serta jenis bahan perawatan permukaan lainnya. Dibandingkan dengan metode reaksi kimia permukaan, metode pencangkokan permukaan memiliki fleksibilitas yang lebih besar. Ia dapat memilih monomer dan proses reaksi pencangkokan yang memenuhi kondisi sesuai dengan persyaratan karakteristik yang berbeda.