Me ya sa fakitocin Aluminium Nitride ke rasa ikon yada zafi bayan fuskantar danshi
Bayan shekaru goma sha biyu na aiki da substrates na aluminium nitride a cikin kunshin wutar lantarki da RF, wata matsala mai ɗorewa ita ce ƙaruwa a hankali a matakin juriya na zafi da aka auna bayan an ajiye na'urori ko an yi amfani da su a yanayi mai danshi. Ba a iya bayyana wannan ƙaruwa da gajiya ta walda ko haɗin mai zubar da zafi kaɗai ba. Nitride na aluminium yana yin mu'amala da danshi, kuma abubuwan da ke fitowa daga wannan mu'amala na iya ƙara juriya ta iyaka ta zafi a saman da ba a rufe ba da kuma a wuraren haɗi, ko da yake gabaɗayan gwanin wutar lantarki na keramiki ya kasance mai ƙarfi.
AlN mai cunkoso yana da ɗorewa, amma ragowar ramuka buɗe ko iyakokin hatsi da ba a sinter su gaba ɗaya ba suna ba hayakin ruwa damar isa saman da ke da martani. Martanin yana samar da aluminium hydroxides da ammonia; layin hydroxide ba mai ɗaukar zafi ba ne kuma zai iya katse mannewar metallic na gaba. A kan foda ko kayan da ke da ƙarancin cunkoso, martanin yana da sauri. A kan substrates masu cikakken cunkoso tasirin yana tafiya a hankali kuma a wuri guda, duk da haka har yanzu ana iya aunawa bayan makonni na fallasa sama da 60% danshi na iska. Saboda juriya ta zafi na kunshi ita ce jimillar juriya ta gaba ɗaya da juriya ta iyaka, ko da siririn layin martani na micrometers kaɗan zai iya ƙara ɗaruruwan digiri a kowane watt a ƙarƙashin yawan zafin jiki.
A cikin gwajin fallasa da aka sarrafa, an yi metallization ga substrates na AlN masu kaurin 0.5 mm, waɗanda aka auna garkuwar su ta 185 W/m·K, sannan aka haɗa su cikin modul ɗin wuta. Rabin na'urorin an ajiye su na tsawon awanni 500 a 85 °C da danshi na 85 %; rabin na biyu kuma an ajiye su a wannan zafin a cikin nitrogen busasshe. Bayan fallasa, juriya ta zafi daga haɗin na'ura zuwa akwati ƙarƙashin nauyin 40 W ta ƙaru da 0.18 °C/W a kan na'urorin da aka adana a danshi, yayin da ba ta canza ba a kan na'urorin da aka adana a bushe. Tsangwama na giciye ya nuna wani layin saman da ba ya ci gaba mai kaurin kimanin 2–4 µm a kan samfuran da aka adana a danshi. Auna laser-flash a kan samfuran babu ƙarfe (unmetallized blanks) na abokan hulɗa ya tabbatar da cewa garkuwar wutar lantarki ta gaba ɗaya ba ta canza ba, wanda ya nuna cewa ƙarin juriya ya samo asali ne daga samfuran martani na saman. Modules da aka sinter zuwa ƙarin cunkoso (tashin buɗe rami ƙasa da 0.2 %) sun nuna kusan rabin ƙarin juriya a ƙarƙashin irin wannan fallasa ga danshi.
Don haka, matakan sarrafawa na aiki sune ƙara cunkoso da kariyar saman. Dole ne ramukan da suka rage su kasance ƙasa sosai har danshi ba zai iya kaiwa cikin cikin ƙwayoyin ba; siririn rufi mai ci gaba ko yin ƙarfe (metallization) da ya rufe dukkan saman da ba a rufe ba zai ƙara iyakance martani. Don saurin tasirin danshi a hydrolysis na aluminium nitride, mahimman canje-canjen tsari sune cunkoson sintering, ramukan da suka rage, da ƙarfin duk wani rufi na gaba. An tabbatar da amincin zagayowar zafi na substrate na AlN a yanayi mai danshi ta hanyar auna juriya ta zafi na kunshi kafin da bayan fallasa shi ga danshi mai saurin haɓakawa, maimakon dogaro da gudanarwar zafi na duka kawai. Idan juriya ta zafi ta ƙaru bayan ajiya ko fallasa a filin a cikin iska mai danshi, hujjar bambanci ita ce ƙaruwa a juriya a hadin fuska ba tare da canji a gudanarwar zafi na duka ba. Samun kusan cikakken ƙarfi da kuma kare saman da ba a rufe ba, kamar yadda aka nuna ta ƙaramin hauhawar juriya a kan samfuran da ke da ƙarfi mafi girma a gwajin 85 °C / 85 % RH, yana iyakance lalacewar da danshi ke haifarwa kuma yana kiyaye aikin yada zafi na aluminium nitride.