AlN ve Alümina: Termal Tasarımda Hangi Seramik Seçilir?

Malzeme adından önce ısı yolunu çizin

Alüminyum nitrür (AlN) ve alümina (Al₂O₃), elektronik paketleme ve seramik tabanlarda kullanılan iki ayrı seçenektir. Isı kaynağı, bağlantı tabakası, seramik, varsa metal katmanlar ve soğutucu arasındaki yolu çizerek başlayın. Yalnız seramikte oluşan sıcaklık farkı küçükse, o katmanı iyileştirmenin bütün sistem üzerindeki etkisi de sınırlı kalabilir.

İletkenliği kalınlıkla birlikte okuyun

Düz ve tek boyutlu iletim yaklaşımında bir katmanın direnci R = t / (k × A) ile tahmin edilir. Burada t kalınlık, k iletkenlik, A ise ısının geçtiği alandır. Örneğin aynı kalınlık ve alanda k değerinin iki katına çıkması yalnız o katmanın ideal iletim direncini yarıya indirir. Gerçek parçada yayılma ve temas dirençleri ayrıca bulunur.

AlN ne zaman aday olur?

Seramik katman üzerinden yüksek ısı akısı geçiyorsa daha yüksek iletkenlik sunan bir sınıf değer kazanabilir. Kyocera’nın malzeme seçenekleri AlN ile alümina arasındaki bu temel farkı gösterir. Bununla birlikte tasarımı tek bir katalog değerine bağlamayın: tedarik edilen malzemenin sınıfını, kalınlık toleransını ve çalışma sıcaklığındaki özelliklerini belirtin. Aynı isimle satılan farklı ürünler özdeş kabul edilmemelidir.

Metalizasyon ve dayanıklılık seçimin parçasıdır

Bakır kaplama, lehimleme veya başka bir bağlantı yöntemi seramikle birlikte bir yapı oluşturur. Termal genleşme uyumu ve sıcaklık çevrimleri bu yapının dayanıklılığını etkiler. Rogers’ın DBC açıklamalarında da seramik yalıtıcıyla bakırın birlikte iş gördüğü görülür. Bu nedenle yalnız çıplak seramiğin değil, kullanılacak katman diziliminin ve bağlantı sürecinin teknik koşullarını değerlendirin.

Numuneyi iki adayla, aynı hedefte karşılaştırın

İki aday için aynı ısı kaynağını, soğutucu tabanını ve ölçüm noktalarını kullanın. Bir adayın kalınlığı değişiyorsa bu farkı raporda açıkça gösterin. Sıcaklığın yanında yüzey düzlüğü, montaj sonrası hasar ve tedarik edilebilir ölçüler de kararı etkiler. Hedef, en yüksek iletkenlik sayısını satın almak değil, gerekli sıcaklık ve güvenilirliği tekrarlanabilir bir montajla sağlamaktır.

Kısa kontrol listesi

• Katman direncini kalınlık ve alanla birlikte hesaplayın.
• Seramik sınıfını ve metalizasyonu birlikte tanımlayın.
• Sıcaklık çevrimi ve montaj tekrarını doğrulama planına ekleyin.

Sık sorulan soru

Alümina düşük iletkenliği nedeniyle elenmeli mi?

Hayır. Isı yükü ve kalınlık uygunsa gerekli termal hedefi sağlayabilir. Karar, toplam ısı yolu ve diğer tasarım gereksinimleri üzerinden verilmelidir.