يعد سيراميك نيتريد الألومنيوم مادة ركيزة مهمة لتبديد الحرارة، لكن الركيزة الخزفية من نيتريد الألومنيوم نفسها لا تحتوي على موصلية كهربائية، لذلك يجب معدنة السطح قبل استخدامه كركيزة لتبديد الحرارة عالية الطاقة.
تحدد قدرة المعدن على ترطيب سطح السيراميك عند درجة حرارة عالية قوة الربط بين المعدن والسيراميك، وقوة الربط الجيدة هي ضمانة مهمة لاستقرار أداء التغليف. لذلك، يعد تحقيق تعدين الركيزة الخزفية جزءًا مهمًا من التطبيق العملي لسيراميك نيتريد الألومنيوم.
الاتصال والترابط الميكانيكي
تتميز طريقة التوصيل الميكانيكي باعتماد تصميم هيكلي معقول واستخدام الضغط الميكانيكي لتحقيق الاتصال بين ركيزة نيتريد الألومنيوم والمعادن، مثل توصيل الأكمام الساخنة وتوصيل الترباس. تتميز طريقة الاتصال الميكانيكية بخصائص العملية البسيطة والجدوى الجيدة، ولكن الضغط عند الاتصال كبير، وغير مناسب لبيئة درجة الحرارة المرتفعة ونطاق التطبيق محدود.
يشير الترابط إلى الرابط العضوي كوسيلة اتصال، من خلال عملية الترابط المناسبة، يتم دمج طبيعة الركيزة المصنوعة من نيتريد الألومنيوم والمواد المعدنية في طريقة اتصال ميكانيكية كاملة. ومع ذلك، فإن طريقة الترابط ليست مناسبة أيضًا لدرجة الحرارة المرتفعة وبيئة القوة العالية، ونطاق الاستخدام صغير.
طريقة الفيلم السميك (TPC)
تشير طريقة الفيلم السميك إلى عملية الطلاء المباشر لمعجون موصل على سطح الركيزة الخزفية من نيتريد الألومنيوم من خلال طباعة الشاشة، ثم التجفيف والتلبيد في درجة حرارة عالية لجعل الطلاء المعدني يلتصق بسطح الركيزة الخزفية.
يتكون المعجون الموصل عمومًا من مسحوق معدني موصل ومادة رابطة زجاجية وحامل عضوي. يحدد المسحوق المعدني الموصل الخواص الكهربائية والميكانيكية للمعجون بعد تشكيل الفيلم، والمساحيق المعدنية الشائعة الاستخدام هي الفضة والنحاس والنيكل والألمنيوم وما إلى ذلك، منها الفضة والنحاس التي تتمتع بمقاومة منخفضة وتكلفة منخفضة، وهي أكثر مناسبة للإنتاج الصناعي.
ولذلك، فإن العملية موثوقة، ولها مزايا كفاءة الإنتاج العالية، والتكلفة المنخفضة والتصميم المرن. عيبها هو أنها محدودة بدقة عملية طباعة الشاشة، وليس من السهل التحكم في الالتصاق، ولا يمكن للركيزة الملبدة الحصول على خطوط عالية الدقة، لذلك لا يمكن تطبيقها إلا على مواد تغليف الأجهزة الإلكترونية ذات الخط المنخفض متطلبات الدقة.
اللحام المعدني النشط (AMB)
تتمثل طريقة لحام المعدن النشط في إضافة Ti وZr وAl وNb وV وعناصر انتقالية أخرى ذات خصائص كيميائية نشطة نسبيًا مباشرةً إلى معدن اللحام العادي. تتفاعل هذه العناصر النشطة كيميائيًا مباشرة مع سطح سيراميك نيتريد الألومنيوم لتكوين طبقة انتقالية، المنتج الرئيسي للطبقة الانتقالية هو بعض مركبات الربط المعدنية، ولها نفس بنية المعدن، لذلك يمكن ترطيبها بواسطة الحشو المنصهر المعدن لتشكيل وصلة معدنية.
تعتبر الركيزة الخزفية من نيتريد الألومنيوم جهازًا مهمًا لتبديد الحرارة، وغالبًا ما تستخدم في درجات الحرارة العالية، لذلك هناك حاجة إلى المزيد من الوصلات ذات درجة الحرارة العالية. يمكن استخدام معدن اللحام النشط ذو درجة الحرارة العالية والمكون بشكل رئيسي من CuTi و NiTi في نطاق 1200 ~ 1800 درجة مئوية. النظام الثلاثي أو نظام متعدد المكونات من المعدن المختلط الذي يمثله قاعدة Au وقاعدة Co وقاعدة PD هو معدن اللحام النشط الأكثر استخدامًا بدرجة حرارة عالية. نقطة انصهار Au وCo وPd هي 1064°C، 1492°C و1554°C على التوالي، مما يلعب دورًا في زيادة نقطة الانصهار في معدن النحاس.
نظرًا لأن العناصر النشطة الموجودة في معدن اللحام نشطة كيميائيًا، ومن أجل تجنب التفاعلات الكيميائية مع الأكسجين عند درجات حرارة عالية، يجب إجراء عملية اللحام النشط تحت حماية بيئة فراغ قاسية أو جو خامل، وتكون التكلفة الفنية عالية ، وهي غير مناسبة للتطبيقات واسعة النطاق.
