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Guide de sélection des substrats en nitrure d'aluminium : conductivité thermique, épaisseur, état de surface et homologation

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Substrat en nitrure d'aluminium

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Commencez par le bilan de résistance thermique
Le choix d’un substrat en nitrure d’aluminium commence par la hausse de température admissible, la dissipation de puissance du dispositif et le cheminement du flux thermique. Déterminez la résistance thermique que la couche céramique peut apporter après avoir pris en compte la fixation de la puce, la métallisation, les interfaces et la structure de refroidissement.

Pour une conduction unidimensionnelle en régime permanent à travers une couche uniforme :

Rth = t / (k × A)

Ici, Rth est la résistance thermique en K/W, t est l’épaisseur en mètres, k est la conductivité thermique en W/(m·K) et A est la section transversale de transfert thermique en m². La différence de température à travers cette couche est ΔT = Q × Rth, où Q est la quantité de chaleur qui la traverse en watts.

Utilisez cette relation pour comparer les conceptions envisagées. Une petite source de chaleur sur un substrat plus grand entraîne une diffusion latérale de la chaleur ; par conséquent, ni la surface totale du substrat ni l’empreinte du dispositif ne doivent être automatiquement considérées comme une zone de conduction uniforme. Les prévisions de température finales nécessitent un modèle thermique approprié ou des mesures effectuées sur le dispositif assemblé.

Choisissez l’épaisseur en tenant compte de l’isolation et de la fabricabilité
À conductivité et surface constantes, la résistance d’une couche céramique est proportionnelle à son épaisseur. Réduire l’épaisseur de 0,635 à 0,38 mm diminue cette résistance d’environ 40 %. Cela peut constituer une alternative utile au changement de grade de conductivité, à condition que la pièce plus fine réponde aux exigences électriques et mécaniques.

Un substrat plus fin modifie également les conditions de manipulation, de serrage, de séparation et d’assemblage. Vérifiez la portée des supports, la géométrie des trous et des bords, les contraintes de métallisation et les dommages lors du transfert. La rigidité diélectrique du matériau ne suffit pas à elle seule à garantir une tension de fonctionnement sûre : la géométrie des électrodes, les distances d’isolation, la forme d’onde de la tension, la durée des essais et le système d’isolation assemblé doivent également être évalués.

Choisissez le format du panneau en fonction des équipements en aval et de la surface utile. Un panneau de production de 138 × 190 mm peut constituer un point de départ, mais la meilleure configuration dépend des zones d’exclusion sur les bords, des caractéristiques d’outillage et des marges de découpe. Comparez le coût par pièce finie acceptée, en incluant l’usinage, le contrôle et le rendement, plutôt que le coût par panneau seul.