Eigenschaften von grünem SiC-Pulver zum Polieren von AlN-Keramikoberflächen
AlN-Keramik (Aluminiumnitrid) als Leiterplattensubstrat ist ein Hochleistungssubstrat für elektronische Bauteile. Es besteht aus Aluminiumnitrid-Keramik als isolierender und wärmeableitender Kernschicht und wird mit leitfähigen Metallschichten (üblicherweise Kupfer) kombiniert, um eine Leiterplatte (PCB) für Hochleistungs- und Hochfrequenzgeräte zu bilden. Grünes SiC-Pulver zum Polieren der AlN-Keramikoberfläche ermöglicht eine ausgezeichnete Oberflächenrauheit. Es wurde gewählt, da es vier Vorteile vereint, die kein anderes handelsübliches Schleifmittel so gut bietet:
1. Das Härtefenster
(Knoop 2, 600–2800 kg mm⁻², ca. 30 % härter als AlN, 12.000 MPa) ermöglicht ein schnelles Abschleifen des Nitrids. Gleichzeitig ist es jedoch weniger hart als Diamant, sodass keine tiefen Oberflächenrisse entstehen, die die Wärmeleitfähigkeit von AlN (170–200 W m⁻¹ K) beeinträchtigen würden.
2. Scharfe α-SiC-Plättchen
Blockartige, scharfe Partikel bewirken eher ein Mikroabsplittern als ein Pflügen; die Materialabtragsrate ist bei gleichem Druck und effizientem Mahlen um ein Vielfaches höher als die von weißem Al2O3.
3. Selbstlimitierende chemische Grenzfläche
Die dünne, native SiO₂-Schicht (≈ 3 nm), die sich in wässriger Suspension bildet, ist leicht sauer (pH 4–5). Sie bildet mit dem Al₂O₃-Tribofilm auf AlN einen Komplex und erzeugt ein weiches Al-O-Si-Gel, das den Kontakt schmiert und das Herausziehen von AlN-Körnern verhindert, welches normalerweise zu porenartigen Vertiefungen führt.
- Typische Spezifikation für den AlN-CMP-Vorpolierschritt
: Körnung: GC F360 (D50 26–30 µm) → GC F500 (D50 15–17 µm) → F800 (D50 7–8 µm) → F1000 (D50 4–5 µm);
Schüttdichte: 1,42 g cm⁻³ (lose);
Spezifische Oberfläche: 0,9 m² g⁻¹ (BET);
Zetapotential: –45 mV bei pH 9 (stabile 30 Gew.-%ige Suspension);
Kristalltyp: 6H α-SiC ≥ 98 %
