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Guía para la selección de sustratos de nitruro de aluminio: conductividad térmica, espesor, acabado superficial y homologación

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Sustrato de nitruro de aluminio

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Comienza por el balance de resistencia térmica
La selección del sustrato de nitruro de aluminio comienza por el aumento de temperatura admisible, la pérdida de potencia del dispositivo y la trayectoria del flujo de calor. Determina cuánta resistencia térmica puede aportar la capa cerámica tras tener en cuenta la fijación del chip, la metalización, las interfaces y la estructura de refrigeración.

Para una conducción estable y unidimensional a través de una capa uniforme:

Rth = t / (k × A)

Aquí, Rth es la resistencia térmica en K/W, t es el espesor en metros, k es la conductividad térmica en W/(m·K) y A es el área de sección transversal de transferencia de calor en m². La diferencia de temperatura a través de esta capa es ΔT = Q × Rth, donde Q es el calor que la atraviesa en vatios.

Utilice esta relación para comparar los diseños candidatos. Una fuente de calor pequeña sobre un sustrato más grande provoca una propagación lateral del calor, por lo que ni la superficie total del sustrato ni la huella del dispositivo deben considerarse automáticamente como un área de conducción uniforme. Las predicciones finales de temperatura requieren un modelo térmico adecuado o mediciones en el dispositivo montado.

Selecciona el espesor teniendo en cuenta el aislamiento y la facilidad de fabricación
A conductividad y área constantes, la resistencia de la capa cerámica es proporcional al espesor. Reducir el espesor de 0,635 a 0,38 mm reduce esta resistencia en aproximadamente un 40 %. Esto puede ser una alternativa útil a cambiar el grado de conductividad, siempre que la pieza más delgada cumpla los requisitos eléctricos y mecánicos.

Un sustrato más delgado también modifica las condiciones de manipulación, sujeción, separación y montaje. Compruebe la envergadura de soporte, la geometría de los orificios y los bordes, las tensiones de metalización y los daños durante la transferencia. La rigidez dieléctrica del material por sí sola no determina una tensión de funcionamiento segura: también deben evaluarse la geometría de los electrodos, las distancias de aislamiento, la forma de onda de la tensión, la duración de la prueba y el sistema de aislamiento montado.

Elija el formato del panel en función del equipo posterior y del área útil. Un panel de producción de 138 × 190 mm puede ser un punto de partida, pero la mejor disposición depende de las exclusiones de los bordes, las características de las herramientas y los márgenes de corte. Compare el coste por pieza acabada aceptada, incluyendo el mecanizado, la inspección y el rendimiento, en lugar de solo el coste por panel.