Af hverju missa álnítríð-umbúðir varmaleiðnileika eftir útsetningu fyrir raka
Eftir tólf ára vinnu með álnítríðgrunnum í afl- og RF-umbúðum er eitt langvarandi vandamál smám saman hækkandi mæld mótstöðu gegn varma eftir að tækin hafa verið geymd eða notuð í rökum umhverfi. Þessi aukning er ekki skýrð einungis af þreytu í lóðmálmi eða snertingu við varmadreifara. Alúminíumnítríð bregst við raka, og afurðir þess geta hækkað varmamótstöðuna við frjálsar yfirborðsflötum og við viðmót, jafnvel þegar heildarleiðni keramiksins er áfram há.
Þétt AlN er tiltölulega stöðugt, en eftirliggjandi opin por eða ófullkomlega brennd kornamörk leyfa vatnsgufu að berast að viðbragðssvæðum. Viðbragðið myndar álhýdroxíð og ammóníak; hýdroxíðlagið er slæmur varmaleiðari og getur einnig raskað festingu málmhimnu í framhaldinu. Á dufti eða lágþéttni efni er viðbragðið hraðvirkt. Á fullþéttum undirlögum er áhrifin hægari og staðbundnari, en samt mælanleg eftir vikur í útsetningu yfir 60% raka. Þar sem varmaviðnám íhlutapakkans er summa af varmaleiðni massans og viðnámi viðmóta, getur jafnvel þunn viðbragðshlíf af nokkrum míkrómetrum bætt við nokkrum tugum gráðu á watt undir miklum varmastreymi.
Í stýrðu útsetningartilrauni voru 0,5 mm AlN-undirlög með mældri heildarleiðni upp á 185 W/m·K málmvörpuð og sett saman í aflmodúla. Helmingur eininganna var geymdur í 500 klukkustundir við 85 °C og 85% raka; hinn helmingurinn var geymdur við sama hitastig í þurru köfnunarefni. Eftir útsetningu jókst varmamótstaða milli tengis og hylkis við 40 W álag um 0,18 °C/W á rökum geymsluhópnum en hélt óbreyttu gildi á þurrum geymsluhópnum. Þversnið sýndu óheftan yfirborðslag um 2–4 µm þykkt á rökum sýnum. Laser-flash-mælingar á samsvarandi óhúðuðum sýnum staðfestu að rafeiginleikar kjarna voru óbreyttir, sem einangraði viðbótarviðnámið vegna yfirborðs-afurða. Einingarnar sem höfðu verið brenndar við hærri þéttleika (opin poritet undir 0,2 %) sýndu um það bil helminga aukningar í viðnámi við sömu rakalegu útsetningu.
Hagnýtar stýringar eru því þétting og yfirborðsvörn. Leifargötun verður að vera nægilega lítil til að raki komist ekki inn í kornin; þunn, samfelld verndarhúð eða málmvörpun sem hylur öll frjáls yfirborð takmarkar viðbrögð enn frekar. Fyrir næmi álnítríðs gagnvart vatnsrofi eru viðeigandi ferilsbreytur brennsluþéttleiki, leifargötun og heilindi allra eftirfylgjandi húða. Áreiðanleiki hitahringsbreytinga AlN-undirlags í rökum aðstæðum er staðfestur með því að mæla varmamótstöðu pakkans fyrir og eftir hraðaða rakasetningu fremur en með heildarleiðni einni og sér. Þegar varmamótstaða eykst eftir geymslu eða útsetningu á vettvangi í rökum lofti er megin sönnun aukið viðmótstímótstaða án breytinga á heildarleiðni. Að ná næstum fullri þéttleika og vernda lausa fleti, eins og sýnt er með minni aukningu í viðnámi á þéttari undirlögum í 85 °C / 85 °C RH-prófinu, takmarkar raki- og niðurbrotsskemmdir og varðveitir varmaleiðniálagsdreifingareiginleika álnítríðs.