Применение нитрида алюминия в области высокой теплопроводности
В настоящее время применение нитрида алюминия в области высокой теплопроводности в основном сосредоточено на двух аспектах: подложке упаковки и теплопроводящем наполнителе.
Идеальный материал для подложки для электронной упаковки
Подложка упаковки в основном использует высокую теплопроводность самого материала для отвода тепла от чипа (источника тепла) для достижения теплообмена с внешней средой. Для силовых полупроводниковых приборов подложка корпуса должна отвечать следующим требованиям:
(1) Высокая теплопроводность;
(2) Соответствуйте коэффициенту теплового расширения материала чипа;
(3) Он обладает хорошей термостойкостью, соответствует требованиям использования силовых устройств при высоких температурах и обладает хорошей термической стабильностью;
(4) Хорошая изоляция, отвечающая требованиям к электрическому соединению и изоляции устройства;
(5) Высокая механическая прочность, отвечающая требованиям к прочности в процессах обработки, упаковки и применения устройств;
(6) Цена приемлема и подходит для крупномасштабного производства и применения.
Теплопроводящий наполнитель
С миниатюризацией и высокой интеграцией электронных продуктов и их устройств проблемы рассеивания тепла стали важным узким местом, ограничивающим развитие электронных технологий, а теплопроводящие композиционные материалы, такие как термоинтерфейсные материалы, которые определяют эффект рассеивания тепла, привлекают все больше и больше специалистов. больше внимания.
В настоящее время коммерческие теплопроводящие композиционные материалы обычно состоят из полимеров и теплопроводящих наполнителей. Поскольку теплопроводность полимеров очень низкая, обычно менее 0,5 Вт/м·К, теплопроводность теплопроводных композиционных материалов в основном определяется теплопроводящими наполнителями. В настоящее время наиболее широко используемыми наполнителями на рынке являются оксидные наполнители, представленные Al2O3 и др. Однако собственная теплопроводность оксида алюминия составляет всего 38~42 Вт/м·К. Из-за его ограниченности будет сложно подготовить теплоотводящие материалы, отвечающие требованиям будущего. Теплопроводные композиционные материалы, востребованные рынком.
Следует отметить, что, хотя общие характеристики нитрида алюминия намного лучше, чем у оксида алюминия, оксида бериллия и карбида кремния, и он считается идеальным материалом для высокоинтегрированных полупроводниковых подложек и корпусов электронных устройств, он склонен к гидролизу. поглощая воду из воздуха. В результате реакции поверхность покрывается пленкой гидроксида алюминия, которая прерывает путь теплопроводности и влияет на передачу фононов. Более того, большое содержание наполнителя значительно увеличит вязкость полимера, что не способствует формовочной обработке.
Чтобы преодолеть вышеуказанные проблемы, необходимо провести модификацию поверхности теплопроводных частиц нитрида алюминия, чтобы улучшить проблему межфазного соединения между ними. В настоящее время существуют два основных метода модификации поверхности неорганических частиц. Одним из них является метод поверхностной химической реакции, который представляет собой адсорбцию или реакцию низкомолекулярных веществ, таких как связующие агенты, на поверхности неорганических частиц. Другой метод — метод поверхностной прививки, который представляет собой реакцию прививки между полимерными мономерами и гидроксильными группами на поверхности неорганических частиц.
В настоящее время широко используются модификации поверхности связующего агента, такие как силановый и титанатный связующий агент, а также другие типы агентов для обработки поверхности. По сравнению с методом поверхностной химической реакции метод поверхностной прививки обладает большей гибкостью. Он может выбирать мономеры и процессы реакции прививки, которые соответствуют условиям в соответствии с различными характеристиками.