એલ્યુમિનિયમ નાઇટ્રાઇડ સિરામિક સબસ્ટ્રેટ્સ: સુપિરિયર થર્મલ મેનેજમેન્ટ એલ્યુમિનિયમ નાઇટ્રાઇડ સિરામિક દ્વારા હાઇ-પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સને સક્ષમ કરવું

1. ઉત્પાદન વિજ્ઞાન અને માળખાકીય ગુણધર્મો

1.1 ક્રિસ્ટલ ફ્રેમવર્ક અને રાસાયણિક સ્થિરતા

(એલ્યુમિનિયમ નાઇટ્રાઇડ સિરામિક સબસ્ટ્રેટ્સ)

એલ્યુમિનિયમ નાઇટ્રાઇડ (AlN) ષટ્કોણ વુર્ટઝાઇટ ક્રિસ્ટલ સ્ટ્રક્ચર ધરાવતું બ્રોડ બેન્ડગેપ સેમિકન્ડક્ટર સિરામિક છે, ઘન સહસંયોજક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા બંધાયેલા હળવા વજનના એલ્યુમિનિયમ અને નાઇટ્રોજન અણુઓના ફરતા સ્તરોથી બનેલું.

આ ટકાઉ અણુ સેટઅપ અસાધારણ થર્મલ સુરક્ષા સાથે AlN ને વધારે છે, સુધી સ્થાપત્ય અખંડિતતા જાળવી રાખવી 2200 નિષ્ક્રિય વાતાવરણમાં °C અને ગંભીર થર્મલ બાઇકિંગ હેઠળ વિઘટનને પ્રતિરોધક.

એલ્યુમિનાથી વિપરીત (અલ બે ઓ થ્રી), AlN સ્ટીલ્સ અને કેટલાક પ્રતિભાવશીલ વાયુઓને ઓગળવા માટે રાસાયણિક રીતે નિષ્ક્રિય છે, તેને સેમિકન્ડક્ટર પ્રોસેસિંગ ચેમ્બર અને ઉચ્ચ-તાપમાન હીટર જેવા ગંભીર વાતાવરણ માટે આદર્શ બનાવે છે.

ઓક્સિડેશન માટે તેની ઉચ્ચ પ્રતિકાર– હવાના સીધા સંપર્કમાં આવવા પર સપાટી વિસ્તાર પર માત્ર એક પાતળી સલામતી Al ₂ O ચાર સ્તર વિકસાવવી– જથ્થાબંધ ઘરોના નોંધપાત્ર અધોગતિ વિના કાયમી વિશ્વસનીયતાની ખાતરી આપે છે.

વધુમાં, AlN પ્રતિરોધકતા ઓળંગી શાનદાર ઇલેક્ટ્રિક ઇન્સ્યુલેશન દર્શાવે છે 10 ¹⁴ Ω · સેમી અને ઉપર ડાઇલેક્ટ્રિક ટફનેસ 30 kV/mm, ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ એપ્લિકેશન માટે મહત્વપૂર્ણ.

1.2 થર્મલ વાહકતા અને ઇલેક્ટ્રોનિક સુવિધાઓ

એલ્યુમિનિયમ નાઈટ્રાઈડની સૌથી વધુ સ્પષ્ટતા કરતી વિશેષતા તેની શ્રેષ્ઠ થર્મલ વાહકતા છે, થી સામાન્ય રીતે અલગ 140 થી 180 ડબલ્યુ/(m · K )વ્યાપારી-ગ્રેડ સબસ્ટ્રેટમ માટે– ઉપર 5 એલ્યુમિના કરતા ગણી વધારે (≈ 30 ડબલ્યુ/(m · K)).

આ કાર્યક્ષમતા નાઇટ્રોજન અને એલ્યુમિનિયમના નીચા પરમાણુ સમૂહને કારણે થાય છે, મજબૂત બંધન અને સીમાંત પરિબળ સમસ્યાઓ સાથે સંકલિત, જે લેટીસવર્ક દ્વારા કાર્યક્ષમ ફોનોન પરિવહનને મંજૂરી આપે છે.

તેમ છતાં, ઓક્સિજનની અશુદ્ધિઓ ખાસ કરીને નુકસાનકારક છે; જથ્થો પણ ટ્રેસ કરે છે (ઉપર 100 પીપીએમ) નાઇટ્રોજન સાઇટ્સ માટે રિપ્લેસમેન્ટ, હળવા વજનના એલ્યુમિનિયમ ઓપનિંગ્સનું ઉત્પાદન અને ફોનોન્સ ફેલાવો, આમ થર્મલ વાહકતા નાટકીય રીતે ઘટાડે છે.

કાર્બોથર્મલ ઘટાડો અથવા ડાયરેક્ટ નાઇટ્રિડેશન દ્વારા સંશ્લેષિત ઉચ્ચ-શુદ્ધતા AlN પાઉડર આદર્શ હૂંફના નિકાલ માટે જરૂરી છે..

ઇલેક્ટ્રિકલ ઇન્સ્યુલેટર હોવાને ધ્યાનમાં લીધા વગર, AlN ના પીઝોઇલેક્ટ્રિક અને પાયરોઇલેક્ટ્રિક ગુણધર્મો તેને સેન્સિંગ એકમો અને એકોસ્ટિક વેવ ટૂલ્સમાં ફાયદાકારક બનાવે છે, જ્યારે તેનો વ્યાપક બેન્ડગેપ (~ 6.2 eV) ઉચ્ચ-શક્તિ અને ઉચ્ચ-આવર્તન ઇલેક્ટ્રોનિક સિસ્ટમ્સમાં પ્રક્રિયાને ટકાવી રાખે છે.

2. બાંધકામ પ્રક્રિયાઓ અને ઉત્પાદન મુશ્કેલીઓ

( એલ્યુમિનિયમ નાઇટ્રાઇડ સિરામિક સબસ્ટ્રેટ્સ)

2.1 પાવડર સંશ્લેષણ અને સિન્ટરિંગ તકનીકો

ઉચ્ચ-પ્રદર્શન AlN સબસ્ટ્રેટમ્સનું ઉત્પાદન અલ્ટ્રા-ફાઇન સંશ્લેષણ સાથે શરૂ થાય છે, ઉચ્ચ શુદ્ધતા પાવડર, સામાન્ય રીતે Al ₂ O SIX જેવી પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા પરિપૂર્ણ થાય છે + 3સી + N TWO → 2AlN + 3CO (કાર્બોથર્મલ ઘટાડો) અથવા હળવા વજનના એલ્યુમિનિયમ સ્ટીલનું સીધું નાઇટ્રિડેશન: 2અલ + N TWO → 2AlN.

પરિણામી પાવડરને ખૂબ જ કાળજીપૂર્વક છીણવામાં આવે છે અને Y 2 O FIVE જેવા સિન્ટરિંગની મદદથી ડોપ કરવામાં આવે છે., CaO, અથવા દુર્લભ ગ્રહ ઓક્સાઈડ્સ વચ્ચેના તાપમાનમાં ઘનતા વધારવા માટે 1700 ° સે અને 1900 નાઇટ્રોજન વાતાવરણ હેઠળ ° સે.

આ ઘટકો ટૂંકા ગાળાના પ્રવાહી તબક્કાઓ બનાવે છે જે અનાજની સીમાના પ્રસારને વધારે છે, સંપૂર્ણ ઘનતા સક્ષમ કરે છે (> 99% સૈદ્ધાંતિક જાડાઈ) ઓક્સિજન દૂષણ ઘટાડતી વખતે.

કાર્બન-સમૃદ્ધ વાતાવરણમાં પોસ્ટ-સિન્ટરિંગ એનિલિંગ ઇન્ટરગ્રેન્યુલર ઓક્સાઇડથી છૂટકારો મેળવીને ઓક્સિજન વેબ સામગ્રીને વધુ સારી રીતે ઘટાડી શકે છે., પરિણામે પીક થર્મલ વાહકતા પુનઃપ્રાપ્ત થાય છે.

યાંત્રિક કઠિનતાને સંતુલિત કરવા માટે નિયંત્રિત અનાજના પરિમાણ સાથે સુસંગત માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર પ્રાપ્ત કરવું મહત્વપૂર્ણ છે, થર્મલ કાર્યક્ષમતા, અને ઉત્પાદનક્ષમતા.

2.2 સબસ્ટ્રેટમ રચના અને ધાતુકરણ

જ્યારે sintered, AlN સિરામિક્સ ઇલેક્ટ્રોનિક પ્રોડક્ટ પેકેજિંગ માટે જરૂરી મર્યાદિત પરિમાણીય સહિષ્ણુતાને પહોંચી વળવા માટે ચોકસાઇ-જમીન અને સ્પ્લેશ કરવામાં આવે છે., વારંવાર માઇક્રોમીટર-સ્તરની એકવિધતા.

થ્રુ-હોલ બોરિંગ, લેસર કટીંગ, અને સપાટીની પેટર્ન મલ્ટિલેયર પ્લાન્સ અને ક્રોસબ્રીડ સર્કિટમાં એસિમિલેશન શક્ય બનાવે છે.

સબસ્ટ્રેટના ઉત્પાદનમાં એક મહત્વપૂર્ણ પગલું મેટલાઇઝેશન છે– વાહક સ્તરોનો ઉપયોગ (સામાન્ય રીતે ટંગસ્ટન, મોલીબ્ડેનમ, અથવા તાંબુ) જાડા-ફિલ્મ પ્રિન્ટીંગ જેવી પ્રક્રિયાઓ દ્વારા, પાતળી-ફિલ્મ સ્પુટરિંગ, અથવા તાંબાનું સીધું બંધન (ડીબીસી).

ડીબીસી માટે, કોપર એલ્યુમિનિયમ ફોઇલ્સ નિયમન કરેલ વાતાવરણમાં ઊંચા તાપમાનના સ્તરે AlN સપાટીઓ સાથે બંધાયેલા છે, ઉચ્ચ-વર્તમાન એપ્લિકેશનો માટે એક મજબૂત વપરાશકર્તા ઇન્ટરફેસ આદર્શ બનાવવું.

સક્રિય સ્ટીલ બ્રેઝિંગ જેવી વિવિધ તકનીકો (સાથે) સંલગ્નતા અને થર્મલ થાક પ્રતિકાર વધારવા માટે ટાઇટેનિયમ ધરાવતા સોલ્ડરનો ઉપયોગ કરો, ખાસ કરીને વારંવાર પાવર સાયકલિંગ હેઠળ.

યોગ્ય ઇન્ટરફેસિયલ ડિઝાઇન ઓપરેટિંગ ઉપકરણોમાં ચોક્કસ ઘટાડો થર્મલ પ્રતિકાર અને ઉચ્ચ યાંત્રિક નિર્ભરતા બનાવે છે.

3. ઇલેક્ટ્રોનિક સાધનોમાં પ્રદર્શન લાભો

3.1 પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં થર્મલ એડમિનિસ્ટ્રેશન

એલએન સબસ્ટ્રેટમ્સ માસ્ટર હેન્ડલિંગ હીટ હાઇ-પાવર સેમિકન્ડક્ટર ટૂલ્સ જેમ કે IGBT, MOSFETs, અને ઇલેક્ટ્રિકલ ઓટોમોબાઇલ્સમાં ઉપયોગમાં લેવાતા RF એમ્પ્લીફાયર, નવીનીકરણીય સંસાધન ઇન્વર્ટર, અને ટેલિકોમ ફ્રેમવર્ક.

વિશ્વસનીય ગરમી નિષ્કર્ષણ સ્થાનિક હોટસ્પોટ્સને ટાળે છે, થર્મલ ચિંતા ઘટાડે છે, અને ઈલેક્ટ્રોમાઈગ્રેશન અને ડિલેમિનેશનના જોખમોને દૂર કરીને ટૂલના જીવનકાળને લંબાવે છે.

પરંપરાગત Al ₂ O ₃ સબસ્ટ્રેટ્સની તુલનામાં, AlN તેની પ્રીમિયમ થર્મલ વાહકતાને કારણે નાના બંડલ કદ અને ઉચ્ચ પાવર જાડાઈ માટે શક્ય બનાવે છે, વિકાસકર્તાઓને અખંડિતતા સાથે સમાધાન કર્યા વિના કામગીરીની સીમાઓ દબાવવાની મંજૂરી આપવી.

એલઇડી લાઇટિંગ અને લેસર ડાયોડમાં, જ્યાં જંકશન તાપમાન અસરકારકતા અને શેડની સ્થિરતાને સીધી અસર કરે છે, AlN સબસ્ટ્રેટમ્સ નોંધપાત્ર રીતે લ્યુમિનેસન્ટ પરિણામ અને કાર્યાત્મક આયુષ્યમાં સુધારો કરે છે.

તેની થર્મલ વૃદ્ધિનો ગુણાંક (CTE ≈ 4.5 ppm/K) વધુમાં સિલિકોન સાથે નજીકથી મેળ ખાય છે (3.5– 4 ppm/K) અને ગેલિયમ નાઈટ્રાઈડ (ગાન, ~ 5.6 ppm/K), થર્મલ બાઇકિંગ દરમિયાન થર્મો-મિકેનિકલ ટેન્શન ઘટાડવું.

3.2 વિદ્યુત અને યાંત્રિક વિશ્વસનીયતા

ભૂતકાળની થર્મલ કામગીરી, AlN ઓછા ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાનનો ઉપયોગ કરે છે (ટેન δ < 0.0005) and steady permittivity (εᵣ ≈ 8.9) throughout a broad regularity variety, making it perfect for high-frequency microwave and millimeter-wave circuits.

તેની હર્મેટિક પ્રકૃતિ ભીનાશના પ્રવેશ સામે રક્ષણ આપે છે, ભેજવાળી સેટિંગ્સમાં બગાડના જોખમોને દૂર કરવું– કાર્બનિક સબસ્ટ્રેટ પર આવશ્યક લાભ.

યાંત્રિક રીતે, AlN ઉચ્ચ ફ્લેક્સરલ ટફનેસ ધરાવે છે (300– 400 MPa) અને નક્કરતા (HV ≈ 1200), સમગ્ર હેન્ડલિંગ દરમિયાન સ્થિતિસ્થાપકતાની ખાતરી કરો, એસેમ્બલી, અને ક્ષેત્ર પ્રક્રિયા.

આ લાક્ષણિકતાઓ સામૂહિક રીતે સુધારેલ સિસ્ટમની અખંડિતતામાં ફાળો આપે છે, નિષ્ફળતાના દરમાં ઘટાડો, અને મિશન-ક્રિટીકલ એપ્લિકેશન્સમાં કબજાની કુલ કિંમત ઓછી.

4. એપ્લિકેશન્સ અને ભાવિ તકનીકી સરહદો

4.1 ઔદ્યોગિક, ઓટોમોટિવ, અને પ્રોટેક્શન સિસ્ટમ્સ

AlN સિરામિક સબસ્ટ્રેટ હાલમાં કોમર્શિયલ મોટર ડ્રાઇવ્સ માટે અદ્યતન પાવર મોડ્યુલોમાં પરંપરાગત છે, પવન અને સૌર ઇન્વર્ટર, અને ઇલેક્ટ્રિક અને હાઇબ્રિડ ઓટોમોબાઇલ્સમાં ઓનબોર્ડ બેટરી ચાર્જર.

એરોસ્પેસ અને સંરક્ષણમાં, તેઓ રડાર સિસ્ટમને ટકાવી રાખે છે, ડિજિટલ યુદ્ધ ઉપકરણો, અને ઉપગ્રહ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ, જ્યાં આત્યંતિક સમસ્યાઓ હેઠળ કામગીરી બિન-વાટાઘાટપાત્ર છે.

ક્લિનિકલ ઇમેજિંગ સાધનો, જેમાં એક્સ-રે જનરેટર અને MRI સિસ્ટમનો સમાવેશ થાય છે, AlN ના કિરણોત્સર્ગ પ્રતિકાર અને સિગ્નલ અખંડિતતામાંથી પણ લાભ મેળવો.

સમગ્ર પરિવહન અને ઉર્જા ક્ષેત્રોમાં વિદ્યુતીકરણની ઝડપ વધે છે, AlN સબસ્ટ્રેટની માંગ સતત વધી રહી છે, કોમ્પેક્ટની જરૂરિયાત દ્વારા સંચાલિત, કાર્યક્ષમ, અને પ્રતિષ્ઠિત પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો.

4.2 ઉદ્ભવતા સંયોજન અને સ્થાયી વિકાસ

ભાવિ નવીનતાઓ AlN ને ત્રિ-પરિમાણીય ઉત્પાદન પેકેજિંગ આર્કિટેક્ચરમાં એકીકૃત કરવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે, નિષ્ક્રિય તત્વો, અને વિજાતીય સંયોજન પ્રણાલીઓ એકીકૃત Si, SiC, અને GaN ગેજેટ્સ.

નેનોસ્ટ્રક્ચર્ડ AlN મૂવીઝ અને સિંગલ-ક્રિસ્ટલ સબસ્ટ્રેટમ્સમાં સંશોધનનો હેતુ શૈક્ષણિક મર્યાદાઓ તરફ થર્મલ વાહકતાને વધુ વધારવાનો છે (> 300 ડબલ્યુ/(m · K)) આગામી પેઢીના ક્વોન્ટમ અને ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક ગેજેટ્સ માટે.

સ્કેલેબલ પાવડર સંશ્લેષણ દ્વારા ઉત્પાદન ખર્ચ ઘટાડવાના પ્રયાસો, જટિલ સિરામિક ફ્રેમવર્કનું ઉમેરણ ઉત્પાદન, અને ટકાઉપણું વધારવા માટે સ્ક્રેપ AlNનું રિસાયક્લિંગ વેગ મેળવી રહ્યું છે.

વધુમાં, મર્યાદિત તત્વ વિશ્લેષણનો ઉપયોગ કરીને મોડેલિંગ ઉપકરણો (FEA) અને આર્ટિફિશિયલ ઇન્ટેલિજન્સનો ઉપયોગ ચોક્કસ થર્મલ અને ઇલેક્ટ્રિકલ લોડ માટે સબસ્ટ્રેટ લેઆઉટને વધારવા માટે કરવામાં આવે છે..

નિષ્કર્ષમાં, હળવા વજનના એલ્યુમિનિયમ નાઈટ્રાઈડ સિરામિક સબસ્ટ્રેટ્સ સમકાલીન ઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોમાં પાયાના ઈનોવેશનનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, વિદ્યુત ઇન્સ્યુલેશન અને બાકી થર્મલ ટ્રાન્સમિશન વચ્ચેની રદબાતલને સ્પષ્ટ રીતે જોડવું.

ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાને મંજૂરી આપવામાં તેમની ભૂમિકા, ઉચ્ચ-વિશ્વસનીયતા પાવર સિસ્ટમ્સ ડિજિટલ અને પાવર નવીનતાઓના પુનરાવર્તિત ઉત્ક્રાંતિમાં તેમના વ્યૂહાત્મક મૂલ્ય પર ભાર મૂકે છે.

5. સપ્લાયર

ઑક્ટોબરના રોજ અદ્યતન સિરામિક્સની સ્થાપના થઈ 17, 2012, સંશોધન અને વિકાસ માટે પ્રતિબદ્ધ હાઇ-ટેક એન્ટરપ્રાઇઝ છે, ઉત્પાદન, પ્રક્રિયા, સિરામિક સંબંધિત સામગ્રી અને ઉત્પાદનોનું વેચાણ અને તકનીકી સેવાઓ. અમારા ઉત્પાદનોમાં બોરોન કાર્બાઇડ સિરામિક ઉત્પાદનોનો સમાવેશ થાય છે પરંતુ તે પૂરતો મર્યાદિત નથી, બોરોન નાઇટ્રાઇડ સિરામિક પ્રોડક્ટ્સ, સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક પ્રોડક્ટ્સ, સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ સિરામિક પ્રોડક્ટ્સ, ઝિર્કોનિયમ ડાયોક્સાઇડ સિરામિક ઉત્પાદનો, વગેરે. જો તમને રસ હોય તો, કૃપા કરીને અમારો સંપર્ક કરવા માટે મફત લાગે.
ટૅગ્સ: એલ્યુમિનિયમ નાઇટ્રાઇડ સિરામિક સબસ્ટ્રેટ્સ, એલ્યુમિનિયમ નાઇટ્રાઇડ સિરામિક, એલ્યુમિનિયમ નાઇટ્રાઇડ

બધા લેખો અને ચિત્રો ઇન્ટરનેટ પરથી છે. જો કોઈ કૉપિરાઇટ સમસ્યાઓ હોય, કાઢી નાખવા માટે સમયસર અમારો સંપર્ક કરો.

અમારી પૂછપરછ કરો