El nitrur d'alumini transporta la calor com un metall i, tot i així, bloqueja la corrent.

L'alumina és el substrat ceràmic per defecte per una raó. És barat, resistent i fàcil de metallitzar. També és un mal tub de calor. Una placa d'Al₂O₃ 96% té una conductivitat d'uns 20–30 W/m·K. El nitrur d'alumini, si es fa correctament, se situa en el rang de 170–200 W/m·K, de vegades una mica per sobre de 200. La teoria per a un cristall únic perfecte és de gairebé 320. Ningú no el comercialitza. El que comercialitzem és un aïllant sinteritzat que pot dissipar la calor del xip d'un mòdul de potència sense convertir-se en conductor.

Aquesta combinació és la solució. Els metalls conducten la calor i l'electricitat. La majoria de ceràmiques bloquegen el corrent i reténen la calor. El nitrur d'alumini fa de conductor tèrmic i d'aïllant alhora, amb un CTE d'uns 4,5 ppm/°C — proper al del silici. L'alumina s'expandeix més, al voltant de 6,5–7,5 ppm/°C. En un dispositiu IGBT d'alta potència o de SiC, aquesta incompatibilitat es manifesta com a fatiga de la soldadura i pel descascament de la làmina de coure. El BeO condueix encara millor i, tot i així, l'evitem sempre que podem. La toxicitat no és una nota a peu de pàgina de la fitxa tècnica.

L'oxigen és la impuresa que espatlla la història de la conductivitat. L'oxigen de la xarxa crea buits d'alumini. Els fonons s'escampen. Un pols amb un parell de per cent d'oxigen es sintera en alguna cosa que s'assembla a l'AlN i mesura més a prop de 100 W/m·K. El pols amb baix contingut d'oxigen, combinat amb un agent d'esmaltat que atrau l'oxigen cap a una fase de límit de gra —l'yttria és la més habitual— és com s'obté la qualitat de més de 170. La densitat ha de ser alta. Un porus residual és un altre lloc de dispersió. Per tant, “substrat d'AlN” en un PO no és una qualitat. Demaneu la conductivitat tèrmica, no només la química.

La manipulació de pols és on els tallers es sorprenen. Les finíssimes hidròlisis d'AlN. Si la deixes en aire humit, hi creix una pell d'hidroxid i augmenta l'oxigen que acabes de pagar per eliminar. Emmagatzematge sec, temps d'obertura curt, de vegades un tractament superficial. Això no és cap mania. És com el valor k sobreviu fins al forn.

Utilitzem nitrur d'alumini allà on la pila tèrmica realment ho necessita: plaques de potència DBC i DPC, paquets RF, submontatges de làser i LED, algunes peces de processos de semiconductors. Si el xip és de pocs watts i el dissipador és el coll d'ampolla, l'alumina encara guanya en preu. Si estàs dissipant desenes de watts a través d'una ceràmica fina cap al coure, la caiguda de tensió al substrat d'alumina ja no és gratuïta. La ceràmica costa més. El mòdul que no es limita ni es delamina és el retorn.

El mecanitzat i la metalització requereixen la mateixa honestedat. L'AlN no és tan informal com l'alumina 96%. Les vores es trenquen. L'encolatge de coure ha de coincidir amb l'expansió. Un bell disc de 180 W/m·K amb una mala interfície és només un aïllant car. Especifiqueu k, gruix, superfície i el sistema metàl·lic conjuntament. El nitrur d'alumini és una via de calor que resulta ser una ceràmica. Tracteu-lo així i es mereix el sobrepreu. Tracteu-lo com a alumina blanca amb un millor fulletó i no se'l mereixerà.