خصائص مسحوق كربيد السيليكون الأخضر لتلميع سطح السيراميك المصنوع من نتريد الألومنيوم

خصائص مسحوق كربيد السيليكون الأخضر لتلميع سطح السيراميك المصنوع من نتريد الألومنيوم

تُعدّ ركيزة لوحة الدوائر المطبوعة المصنوعة من سيراميك نتريد الألومنيوم (AlN) مادةً إلكترونيةً عالية الأداء، حيث تستخدم سيراميك نتريد الألومنيوم كقاعدة عازلة ومبددة للحرارة، مُدمجةً مع طبقات موصلة معدنية (عادةً من النحاس) لتشكيل لوحة دوائر مطبوعة (PCB) للأجهزة الإلكترونية عالية الطاقة وعالية التردد. يُمكن لمسحوق كربيد السيليكون الأخضر (SiC) المستخدم في تلميع سطح سيراميك AlN أن يُحقق صلابة سطحية ممتازة. وقد تم اختياره لأنه يُلبي في آنٍ واحد أربع مزايا لا يُمكن لأي مادة كاشطة تجارية أخرى مُضاهاتها:

1. يتميز هذا المعدن بصلابة كافية/ليونة كافية، حيث تبلغ صلابة نطاق كنوب
2600-2800 كجم/مم² (أي ما يعادل 30% تقريبًا من صلابة نتريد الألومنيوم، 12000 ميجا باسكال)، مما يسمح بطحن النتريد بسرعة. ومع ذلك، لا تزال صلابته أقل من صلابة الماس، لذا فهو لا يُحدث تشققات عميقة تحت السطح تُفقد نتريد الألومنيوم موصليته الحرارية التي تتراوح بين 170-200 واط/م.ك.

2.
صفائح حادة من كربيد السيليكون ألفا (α-SiC): تعطي الجسيمات الحادة والمتكتلة تأثيرًا دقيقًا في التقطيع بدلاً من الحراثة؛ معدل إزالة المواد يكون عدة أضعاف معدل إزالة أكسيد الألومنيوم الأبيض (Al2O3) عند ضغط متساوٍ مع الطحن الفعال.

3. حافة كيميائية ذاتية التحديد:
طبقة SiO2 الأصلية الرقيقة (≈ 3 نانومتر) التي تتشكل في المعلق المائي حمضية قليلاً (الأس الهيدروجيني 4-5). تتحد هذه الطبقة مع طبقة Al2O3 الاحتكاكية على AlN، منتجةً هلامًا ناعمًا من Al-O-Si يعمل على تزييت منطقة التلامس، مانعًا “انسحاب” حبيبات AlN الذي يتسبب عادةً في ظهور حفر تشبه المسامية.

• المواصفات النموذجية المستخدمة فعليًا في خطوة التلميع الأولي لطبقة AlN CMP
  : حبيبات: GC F360 (D50 26-30 ميكرومتر) ← GC F500 (D50 15-17 ميكرومتر) ← F800 (D50 7-8 ميكرومتر) ← F1000 (D50 4-5 ميكرومتر) 
  الكثافة الظاهرية: 1.42 جم/سم³ (سائبة)
  المساحة السطحية النوعية: 0.9 م²/جم (BET)
  جهد زيتا: -45 ملي فولت عند الرقم الهيدروجيني 9 (معلق مستقر بنسبة 30% وزنيًا)
  نوع البلورة: 6H α-SiC ≥ 98%