سرامیک نیترید آلومینیوم: ایده آل ترین ماده بستر هدایت حرارتی نیترید آلومینیوم

مقدمه ای بر سرامیک نیترید آلومینیوم

نیترید آلومینیوم سبک وزن (AlN) یک محصول سرامیکی با کارایی بالا است که به دلیل رسانایی حرارتی فوق‌العاده خود مورد تایید قرار گرفته است., عایق الکتریکی, و امنیت مکانیکی در دماهای بالا. با ساختار کریستالی wurtzite شش ضلعی, AlN ترکیب مشخصی از خواص را نشان می دهد که آن را به یکی از عالی ترین محصولات بستر برای کاربرد در دستگاه های الکترونیکی تبدیل می کند., اپتوالکترونیک, اجزای قدرت, و محیط های با دمای بالا. ظرفیت آن برای دفع موثر گرما در حالی که تنظیمات مقاومت دی الکتریک استثنایی AlN را به عنوان یک انتخاب برتر برای بسترهای سرامیکی معمولی مانند آلومینا و اکسید بریلیوم حفظ می کند.. این نوشته ویژگی های اساسی سرامیک های نیترید آلومینیوم را بررسی می کند, به استراتژی های تولید نگاه می کند, و کارکردهای حیاتی آن را در حوزه های پیشرفته تکنولوژیکی برجسته می کند.

(سرامیک نیترید آلومینیوم)

چارچوب کریستال و ویژگی اساسی

عملکرد نیترید آلومینیوم سبک وزن به عنوان یک ماده زیر لایه تا حد زیادی توسط چارچوب کریستالی و ساختمان های فیزیکی ذاتی آن تعیین می شود.. AlN یک شبکه از نوع wurtzite می گیرد که از اتم های آلومینیوم و نیتروژن متناوب تشکیل شده است., که به هدایت حرارتی بالای آن کمک می کند– به طور معمول فراتر از 180 W/(m · K), با انجام برخی از نمونه های با خلوص بالا 320 W/(m · K). این مقدار به طور قابل توجهی از سایر محصولات سرامیکی که معمولاً استفاده می شود بیشتر است, از جمله آلومینا (~ 24 W/(m · K) )و کاربید سیلیکون (~ 90 W/(m · K)).

علاوه بر عملکرد حرارتی آن, AlN دارای یک باند گپ وسیع در اطراف است 6.2 eV, منجر به عایق الکتریکی عالی خانه ها حتی در گرما می شود. علاوه بر این، توسعه حرارتی پایینی را نشان می دهد (CTE ≈ 4.5 × 10 6/ ک), که به دقت با آرسنید سیلیکون و گالیم مطابقت دارد, آن را به یک کت و شلوار بهینه برای بسته بندی محصولات نیمه هادی تبدیل می کند. علاوه بر این, AlN بی اثری شیمیایی و مقاومت بالایی در برابر فلزات مذاب نشان می دهد, بهبود مناسب بودن آن برای محیط های ناهموار. این ویژگی های ترکیبی AlN را به عنوان یک چشم انداز پیشرو برای زیر لایه های دیجیتال پرقدرت و سیستم های حرارتی معرفی می کند..

فن آوری های ساخت و پخت

ساخت پرسلن های نیترید آلومینیوم با وزن سبک با کیفیت بالا نیازمند سنتز پودر دقیق و روش های تف جوشی برای ایجاد ریزساختارهای ضخیم با حداقل آلاینده است.. به دلیل ماهیت پیوند کووالانسی آن, AlN به سرعت از طریق پخت استاندارد بدون فشار فشرده نمی شود. بنابراین, مواد کمکی تف جوشی مانند اکسید ایتریم (Y دو و شش), اکسید کلسیم (CaO), یا جنبه های نادر سیاره معمولاً برای ترویج پخت فاز مایع و بهبود انتشار مرز دانه اضافه می شود..

فرآیند تولید معمولاً با احیای کربوترمال اکسید آلومینیوم در محیط نیتروژن برای تولید پودرهای AlN آغاز می شود.. سپس این پودرها خرد می شوند, از طریق روش هایی مانند ریخته گری نواری یا قالب گیری تزریقی تشکیل می شود, و در دماهای میانی تف جوشی می شود 1700 درجه سانتی گراد و 1900 درجه سانتیگراد تحت یک محیط غنی از نیتروژن. پرس گرم یا تحریک پخت پلاسما (SPS) می تواند چگالی و هدایت حرارتی را با کاهش تخلخل و ارتقاء موقعیت دانه افزایش دهد. تکنیک‌های پیشرفته ساخت افزودنی نیز برای تولید عناصر AlN به شکل پیچیده با قابلیت‌های مدیریت حرارتی مناسب در حال بررسی هستند..

کاربرد در بسته بندی محصولات الکترونیکی و ماژول های برق

یکی از قابل توجه ترین کاربردهای سرامیک های آلومینیوم نیترید سبک وزن در بسته بندی الکترونیکی است, به ویژه برای ابزارهای پرقدرت مانند ترانزیستورهای دوقطبی دروازه عایق (IGBT ها), دیودهای لیزر, و فرکانس فوق العاده بالا (RF) تقویت کننده ها. با افزایش ضخامت توان در دستگاه های الکترونیکی مدرن, اتلاف موثر گرما برای اطمینان از قابلیت اطمینان و عمر طولانی بسیار مهم است. زیر لایه های AlN با ترکیب رسانایی حرارتی بالا با عایق الکتریکی عالی راه حلی بهینه ارائه می دهند., جلوگیری از مدارهای کوتاه و شرایط فرار حرارتی.

علاوه بر این, مس مستقیم چسبیده مبتنی بر AlN (DBC) و فلز پر انرژی لحیم کاری شده (با) زیرلایه ها به تدریج در سبک های ماژول های قدرت برای خودروهای الکتریکی به کار می روند, اینورترهای منابع تجدیدپذیر, و موتورهای الکتریکی صنعتی. در تضاد با زیر لایه های معمولی آلومینا یا نیترید سیلیکون, AlN انتقال گرمای سریعتر و سازگاری بسیار بهتر با ضرایب انبساط حرارتی تراشه سیلیکونی را فراهم می کند., بنابراین تنش مکانیکی کاهش می یابد و عملکرد کلی سیستم افزایش می یابد. تحقیقات در حال انجام با هدف افزایش استقامت پیوند و روش‌های متالیزاسیون در سطوح سطح AlN برای گسترش بیشتر وسعت کاربرد آن است..

استفاده در ابزار الکترونیکی نوری و با دمای بالا

فراتر از بسته بندی محصولات الکترونیکی, پرسلن های نیترید آلومینیوم به دلیل شفافیت در برابر اشعه ماوراء بنفش وظیفه مهمی در کاربردهای نوری و در دمای بالا ایفا می کنند. (UV) امنیت تابشی و حرارتی. معمولاً از AlN به عنوان بستری برای دیودهای تابش نور UV عمیق استفاده می شود (ال ای دی ها) و دیودهای لیزری, به ویژه در کاربردهایی که نیاز به سرویس بهداشتی دارند, حس کردن, و ارتباط نوری. فاصله باند وسیع و ضریب جذب کم آن در محدوده UV آن را به کاندیدای مناسبی برای حفظ وزن سبک نیترید آلومینیوم گالیم تبدیل کرده است. (AlGaN)-هتروساختارهای مبتنی بر.

علاوه بر این, ظرفیت AlN برای عملکرد دقیق در سطوح دمایی بیش از 1000 درجه سانتی گراد آن را برای استفاده در سنسورها مناسب می کند, ژنراتورهای ترموالکتریک, و عناصری که در معرض حرارت شدید قرار دارند. در بازارهای هوافضا و دفاعی, طرح‌های واحد حسگر مبتنی بر AlN در سیستم‌های نظارت موتور جت و دستگاه‌های کنترل دمای بالا استفاده می‌شوند که در آن محصولات معمولی مطمئناً خراب می‌شوند.. نوآوری های مستمر در استراتژی های رسوب لایه نازک و رشد همپایی، امکان AlN را در نسل بعدی سیستم های اپتوالکترونیکی و دمای بالا افزایش می دهد..

( سرامیک نیترید آلومینیوم)

ثبات زیست محیطی و یکپارچگی بلند مدت

نکته کلیدی برای هر نوع ماده زیرلایه، یکپارچگی پایدار آن تحت تنش های عملیاتی است. وزن سبک نیترید آلومینیوم امنیت محیطی قابل توجهی را در مقابل بسیاری از سرامیک های دیگر نشان می دهد. در برابر تخریب اسیدها بسیار مصون است, قلیایی ها, و فولادهای مذاب, اطمینان از چقرمگی در تنظیمات شیمیایی تهاجمی. با این حال, AlN زمانی که در معرض رطوبت در سطوح دمایی بالا قرار می گیرد، مستعد هیدرولیز است, که می تواند سطح آن را تخریب کرده و عملکرد حرارتی را کاهش دهد.

برای کاهش این موضوع, تکمیل ایمنی مانند نیترید سیلیکون (Si ₃ N 4), اکسید آلومینیوم سبک وزن, یا لایه‌های کپسوله مبتنی بر پلیمر اغلب بر روی بهبود مقاومت در برابر رطوبت قرار می‌گیرند. علاوه بر این, ایمن سازی آگاهانه و رویکردهای بسته بندی محصول در سراسر راه اندازی ابزار برای حفظ صداقت لایه های AlN در طول عمر مفید آنها اعمال می شود.. همانطور که سیاست های زیست محیطی بسیار سختگیرانه تر می شوند, ماهیت غیر سمی AlN علاوه بر این، آن را به عنوان یک جایگزین ترجیحی برای اکسید بریلیوم قرار می دهد, که در طول پردازش و دفع خطرات سلامتی را به همراه دارد.

حکم

سرامیک‌های نیترید آلومینیومی با وزن سبک نشان‌دهنده دسته‌ای از محصولات نوآورانه هستند که به طور مشخص برای رفع نیازهای رو به رشد برای مدیریت حرارتی مؤثر و عایق الکتریکی در سیستم‌های الکترونیکی و اپتوالکترونیکی با کارایی بالا مناسب هستند.. هدایت حرارتی فوق العاده آنها, امنیت شیمیایی, و سازگاری با فناوری های نیمه هادی آنها را به یکی از مناسب ترین مواد بستر برای کاربردهای مختلف تبدیل کرده است.– از ماژول های قدرت خودرو گرفته تا LED های UV عمیق و سنسورهای دمای بالا. همانطور که نوآوری های تولید همچنان پیشرفت می کنند و تکنیک های تولید مقرون به صرفه رشد می کنند, پیش‌بینی می‌شود که تقویت زیرلایه‌های AlN به میزان قابل‌توجهی افزایش یابد, ایجاد نوآوری در نسل بعدی دستگاه های دیجیتال و فوتونیک.

فروشنده

Advanced Ceramics در اکتبر تاسیس شد 17, 2012, یک شرکت با فناوری بالا متعهد به تحقیق و توسعه است, تولید, پردازش, فروش و خدمات فنی مواد و محصولات نسبی سرامیک. محصولات ما شامل اما نه محدود به محصولات سرامیک کاربید بور است, محصولات سرامیکی نیترید بور, محصولات سرامیکی سیلیکون کاربید, محصولات سرامیکی سیلیکون نیترید, محصولات سرامیکی زیرکونیوم دی اکسید, و غیره. اگر علاقه مند هستید, لطفا با ما تماس بگیرید([email protected])
برچسب ها: سرامیک نیترید آلومینیوم, آلن نیترید آلومینیوم, سرامیک آلن آلومینیوم نیترید

همه مقالات و تصاویر از اینترنت هستند. اگر هر گونه مشکل کپی رایت وجود دارد, لطفا به موقع برای حذف با ما تماس بگیرید.

از ما پرس و جو کنید