Aplicação de nitreto de alumínio na área de alta condutividade térmica

Atualmente, a aplicação de nitreto de alumínio na área de alta condutividade térmica concentra-se principalmente em dois aspectos: substrato de embalagem e enchimento termocondutor.

Material de substrato de embalagem eletrônica ideal

O substrato da embalagem utiliza principalmente a alta condutividade térmica do próprio material para conduzir o calor para longe do chip (fonte de calor) e obter troca de calor com o ambiente externo. Para dispositivos semicondutores de potência, o substrato da embalagem deve atender aos seguintes requisitos:

(1) Alta condutividade térmica;

(2) Combine o coeficiente de expansão térmica do material do chip;

(3) Possui boa resistência ao calor, atende aos requisitos de uso de alta temperatura de dispositivos de energia e possui boa estabilidade térmica;

(4) Bom isolamento, atendendo aos requisitos de interconexão elétrica e isolamento do dispositivo;

(5) Alta resistência mecânica, atendendo aos requisitos de resistência dos processos de processamento, embalagem e aplicação de dispositivos;

(6) O preço é adequado e adequado para produção e aplicação em larga escala.

Enchimento condutor térmico

Com a miniaturização e alta integração de produtos eletrônicos e seus dispositivos, as questões de dissipação de calor tornaram-se um gargalo importante que restringe o desenvolvimento da tecnologia eletrônica, e materiais compósitos termicamente condutores, como materiais de interface térmica, que determinam o efeito de dissipação de calor, atraíram mais e mais atenção.

Atualmente, os materiais compósitos termicamente condutivos comerciais são geralmente compostos de polímeros e cargas termicamente condutivas. Como a condutividade térmica dos polímeros é muito baixa, geralmente inferior a 0,5 W/m·K, a condutividade térmica dos materiais compósitos termicamente condutivos é determinada principalmente por cargas termicamente condutivas. Atualmente, as cargas mais utilizadas no mercado são as cargas de óxido representadas por Al2O3, etc. No entanto, a condutividade térmica intrínseca da alumina é de apenas 38~42W/m·K. Devido à sua limitação, será difícil preparar materiais de dissipação de calor que atendam aos requisitos do futuro. Materiais compósitos condutores térmicos exigidos pelo mercado.

Deve-se salientar que, embora o desempenho geral do nitreto de alumínio seja muito melhor do que o do óxido de alumínio, óxido de berílio e carboneto de silício, e seja considerado um material ideal para substratos semicondutores altamente integrados e embalagens de dispositivos eletrônicos, ele é propenso à hidrólise. absorvendo água do ar. A reação faz com que a superfície seja revestida com uma película de hidróxido de alumínio, que interrompe o caminho de condução térmica e afeta a transmissão dos fônons. Além disso, seu grande conteúdo de enchimento aumentará muito a viscosidade do polímero, o que não favorece o processamento de moldagem.

A fim de superar os problemas acima, a modificação da superfície das partículas termicamente condutoras de nitreto de alumínio deve ser realizada para melhorar o problema de ligação da interface entre os dois. Atualmente, existem dois métodos principais para modificar a superfície de partículas inorgânicas. Um é o método de reação química de superfície, que é a adsorção ou reação de pequenas substâncias moleculares, como agentes de acoplamento, na superfície de partículas inorgânicas. O outro é o método de enxerto de superfície, que é uma reação de enxerto entre monômeros poliméricos e grupos hidroxila na superfície de partículas inorgânicas.

Atualmente comumente usadas são modificações de superfície de agentes de acoplamento, tais como agentes de acoplamento de silano e titanato e outros tipos de agentes de tratamento de superfície. Comparado com o método de reação química de superfície, o método de enxerto de superfície tem maior flexibilidade. Pode selecionar monômeros e processos de reação de enxerto que atendam às condições de acordo com diferentes requisitos característicos.