एल्युमीनियम नाइट्राइड (AlN) तीसरी पीढ़ी के अर्धचालकों और उच्च शक्ति वाले इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए एक मूलभूत थर्मल प्रबंधन सब्सट्रेट के रूप में कार्य करता है। हालाँकि, 1200-1500 एचवी की अत्यधिक विकर्स कठोरता, असाधारण भंगुरता और तीव्र तापीय चालकता के साथ, एएलएन गंभीर विनिर्माण चुनौतियाँ प्रस्तुत करता है।
पारंपरिक संपर्क मशीनिंग विधियां जैसे डायमंड व्हील डाइसिंग और मैकेनिकल ड्रिलिंग, उच्च मात्रा में वाणिज्यिक उत्पादन के दौरान चार महत्वपूर्ण बाधाओं का सामना करती हैं:
1. यांत्रिक तनाव से प्रेरित चिपिंग और सूक्ष्म दरारें
यांत्रिक उपकरणों से भौतिक संपीड़न और प्रभाव अनिवार्य रूप से सब्सट्रेट किनारों के साथ सूक्ष्म छिलने का कारण बनते हैं। ये उप-{2}सतह सूक्ष्म-{3}} दरारें उच्च-{4}तापमान और उच्च-वोल्टेज परिचालन स्थितियों के तहत फैलती हैं, जिससे अंततः अंतिम पावर मॉड्यूल में थर्मल ब्रेकडाउन या भयावह शॉर्ट सर्किट होता है।
2. उच्च टूलींग लागत और लंबा अनुसंधान एवं विकास चक्र
जटिल ज्यामितीय आकृतियों, संकीर्ण स्लॉट्स, या माइक्रो{0}}वियास की बारीक सरणियों की मशीनिंग के लिए कस्टम, उच्च{{1}सटीक टूलींग की आवश्यकता होती है। यह प्रोटोटाइप टर्नअराउंड समय को कई हफ्तों तक बढ़ा देता है और अग्रिम टूलींग सेटअप शुल्क को बढ़ा देता है, जिससे उत्पाद पुनरावृत्ति गंभीर रूप से धीमी हो जाती है।
3. आयामी बहाव और कम उपज दर
जैसे-जैसे यांत्रिक काटने वाले उपकरण खराब होते जाते हैं, मशीनिंग आयामों में भौतिक बहाव होता जाता है, जिससे बैच की स्थिरता नष्ट हो जाती है। अत्यंत पतली AlN शीट (जैसे कि 0.25 मिमी या 0.38 मिमी) को संभालते समय, उपकरण कंपन से परत के प्रदूषण और सामग्री के टूटने का खतरा काफी बढ़ जाता है।
4. अधिक मात्रा में बड़े पैमाने पर उत्पादन में बाधाएँ
पारंपरिक डाइसिंग और ड्रिलिंग में बहुत अधिक समय लगता है, अक्सर एक मानक 0.5 मिमी AlN प्लेट को संसाधित करने में कई मिनट लग जाते हैं। यह कम थ्रूपुट इलेक्ट्रिक वाहन (ईवी आईजीबीटी), फोटोवोल्टिक और 5जी दूरसंचार उद्योगों की विशाल, तीव्र वितरण आवश्यकताओं के साथ तालमेल नहीं बिठा सकता है।
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