1. Znanost o proizvodima i strukturna svojstva
1.1 Kristalni okvir i kemijska stabilnost
(Keramičke podloge od aluminijeva nitrida)
Aluminijev nitrid (AlN) je širokopojasna poluvodička keramika s heksagonalnom wurtzitnom kristalnom strukturom, sastoji se od rotirajućih slojeva laganih atoma aluminija i dušika povezanih čvrstim kovalentnim interakcijama.
Ova izdržljiva atomska postavka poboljšava AlN fenomenalnom toplinskom sigurnošću, očuvanje arhitektonskog integriteta do 2200 °C u inertnim ambijentima i otporan na raspadanje pod teškim termičkim biciklizmom.
Za razliku od glinice (Al dva O TRI), AlN je kemijski inertan za otapanje čelika i nekoliko osjetljivih plinova, što ga čini idealnim za teške atmosfere kao što su komore za obradu poluvodiča i visokotemperaturni grijači.
Njegova visoka otpornost na oksidaciju– razvijanje samo tankog sigurnosnog Al ₂ O četiri sloja na površini nakon izravnog izlaganja zraku– jamči trajnu pouzdanost bez značajnih degradacija velikih kuća.
Nadalje, AlN pokazuje vrhunsku električnu izolaciju s prekomjernim otporom 10 ¹⁴ Ω · cm i dielektrična žilavost iznad 30 kV/mm, od vitalnog značaja za visokonaponske primjene.
1.2 Toplinska vodljivost i elektroničke značajke
Jedna od najspecifičnijih karakteristika aluminijevog nitrida je njegova vrhunska toplinska vodljivost, obično varira od 140 do 180 W/(m · K )za podloge komercijalne kvalitete– nad 5 puta veća od glinice (≈ 30 W/(m · K)).
Ova učinkovitost proizlazi iz niske atomske mase dušika i aluminija, integrirani s problemima jake veze i rubnog faktora, koji dopuštaju učinkovit transport fonona kroz rešetku.
Usprkos tome, posebno su štetne nečistoće kisika; također količine u tragovima (iznad 100 ppm) zamjena za dušična mjesta, stvaranje laganih aluminijskih otvora i širenje fonona, čime se dramatično smanjuje toplinska vodljivost.
AlN prahovi visoke čistoće sintetizirani putem karbotermalnog smanjenja ili izravne nitracije neophodni su za postizanje idealne disipacije topline.
Bez obzira što je električni izolator, AlN-ova piezoelektrična i piroelektrična svojstva čine ga korisnim u senzorskim jedinicama i alatima s akustičnim valovima, dok je njegov široki pojasni razmak (~ 6.2 eV) održava postupak u elektroničkim sustavima velike snage i visoke frekvencije.
2. Postupci izgradnje i poteškoće u proizvodnji
( Keramičke podloge od aluminijeva nitrida)
2.1 Sinteza praha i tehnike sinteriranja
Proizvodnja visokoučinkovitih AlN supstrata počinje sintezom ultra-finih, prah visoke čistoće, općenito se postiže putem reakcija kao što je Al ₂ O SIX + 3C + N DVA → 2AlN + 3CO (karbotermalna redukcija) ili ravno nitriranje laganog aluminijskog čelika: 2Al + N DVA → 2AlN.
Dobiveni prah mora se vrlo pažljivo naribati i dopuniti sinteriranjem kao Y TWO O FIVE, CaO, ili oksidi rijetkih planeta za promicanje zgušnjavanja na temperaturama između 1700 °C i 1900 °C u atmosferi dušika.
Ovi sastojci stvaraju kratkotrajne tekuće faze koje poboljšavaju difuziju granica zrna, omogućujući potpuno zgušnjavanje (> 99% teorijska debljina) dok se smanjuje kontaminacija kisikom.
Žarenje nakon sinteriranja u okruženjima bogatim ugljikom može bolje smanjiti sadržaj kisikove mreže uklanjanjem intergranularnih oksida, posljedično vraćajući vršnu toplinsku vodljivost.
Postizanje konzistentne mikrostrukture s kontroliranom dimenzijom zrna ključno je za uravnoteženje mehaničke žilavosti, toplinska učinkovitost, i mogućnost izrade.
2.2 Oblikovanje supstrata i metalizacija
Kada se sinteruje, AlN keramika je precizno brušena i prskana kako bi zadovoljila ograničene tolerancije dimenzija potrebne za pakiranje elektroničkih proizvoda, često do mikrometarske monotonije.
Provrtanje rupa, lasersko rezanje, i površinski uzorak omogućuju asimilaciju u višeslojne planove i sklopove križanja.
Ključni korak u proizvodnji supstrata je metalizacija– primjena vodljivih slojeva (tipično volfram, molibden, odnosno bakra) pomoću procesa kao što je tisak na debeli film, tankoslojno raspršivanje, ili izravno lijepljenje bakra (DBC).
Za DBC, bakrene aluminijske folije vezane su za AlN površine na povišenim temperaturnim razinama u reguliranom okruženju, stvara snažno korisničko sučelje idealno za aplikacije s velikom strujom.
Različite tehnike poput aktivnog lemljenja čelika (S) koristite lemove koji sadrže titan za povećanje prianjanja i otpornosti na toplinsko iscrpljivanje, osobito kod ponovljenih ciklusa napajanja.
Ispravan dizajn međupovršina osigurava određenu smanjenu toplinsku otpornost i visoku mehaničku pouzdanost u radnim uređajima.
3. Prednosti izvedbe elektroničke opreme
3.1 Termička administracija u energetskoj elektronici
AlN podloge svladavaju toplinu koju stvaraju poluvodički alati velike snage kao što su IGBT-ovi, MOSFET-ovi, i RF pojačala koja se koriste u električnim automobilima, pretvarači obnovljivih izvora, i telekomunikacijski okvir.
Pouzdano odvođenje topline izbjegava lokalne vruće točke, smanjuje toplinsku anksioznost, i produljuje vijek trajanja alata ublažavanjem prijetnji elektromigracije i delaminacije.
U usporedbi s konvencionalnim Al ₂ O ₃ podlogama, AlN omogućuje manje veličine snopova i veću debljinu snage zbog svoje vrhunske toplinske vodljivosti, dopuštajući programerima da pomaknu granice izvedbe bez ugrožavanja integriteta.
U LED rasvjeti i laserskim diodama, gdje temperatura spoja izravno utječe na učinkovitost i stabilnost boje, AlN supstrati značajno poboljšavaju luminiscentni rezultat i očekivani funkcionalni životni vijek.
Njegov koeficijent toplinskog rasta (CTE ≈ 4.5 ppm/K) dodatno blisko odgovara onom od silicija (3.5– 4 ppm/K) i galijev nitrid (GaN, ~ 5.6 ppm/K), smanjenje termo-mehaničke napetosti tijekom toplinskog bicikliranja.
3.2 Električna i mehanička pouzdanost
Prošla toplinska izvedba, AlN koristi niske dielektrične gubitke (tan 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.
Njegova hermetičnost štiti od prodora vlage, uklanjanje rizika od propadanja u vlažnim uvjetima– bitna prednost u odnosu na organske supstrate.
Mehanički, AlN posjeduje visoku otpornost na savijanje (300– 400 MPa) i čvrstoću (HV ≈ 1200), osiguravajući otpornost tijekom rukovanja, skupština, i postupak na terenu.
Ove karakteristike zajednički doprinose poboljšanom integritetu sustava, smanjene stope kvarova, i niži ukupni trošak posjedovanja u kritičnim aplikacijama.
4. Primjene i buduće tehnološke granice
4.1 Industrijski, Automobilizam, i sustavi zaštite
AlN keramičke podloge trenutno su uobičajene u naprednim energetskim modulima za komercijalne motorne pogone, pretvarači vjetra i sunca, i ugrađeni punjači baterija u električnim i hibridnim automobilima.
U zrakoplovstvu i obrani, oni održavaju radarske sustave, digitalni ratni uređaji, i satelitske interakcije, gdje se o performansama u ekstremnim problemima ne može pregovarati.
Oprema za kliničko snimanje, koji se sastoji od generatora X-zraka i MRI sustava, također dobiti od AlN-ove otpornosti na zračenje i integriteta signala.
Kako se trend elektrifikacije ubrzava u transportnim i energetskim poljima, potražnja za AlN supstratima nastavlja rasti, vođen potrebom za kompaktnim, učinkovita, i renomirani energetski elektronički uređaji.
4.2 Nastala kombinacija i trajni razvoj
Buduće inovacije usmjerene su na integraciju AlN-a izravno u trodimenzionalne arhitekture pakiranja proizvoda, ukorijenjeni pasivni elementi, i heterogeni kombinirani sustavi koji integriraju Si, SiC, i GaN naprava.
Istraživanje nanostrukturiranih AlN filmova i monokristalnih supstrata ima za cilj još više povećati toplinsku vodljivost prema akademskim granicama (> 300 W/(m · K)) za kvantne i optoelektroničke naprave sljedeće generacije.
Nastojanja da se smanje troškovi proizvodnje kroz skalabilnu sintezu praha, aditivna proizvodnja zamršenih keramičkih okvira, i recikliranje otpadnog AlN-a dobivaju na zamahu kako bi potaknuli održivost.
Nadalje, modeliranje uređaja pomoću analize konačnih elemenata (FEA) i umjetna inteligencija koriste se za poboljšanje rasporeda podloge za određena toplinska i električna opterećenja.
U zaključku, lagane keramičke podloge od aluminijeva nitrida predstavljaju temeljnu inovaciju u suvremenim elektroničkim uređajima, jasno povezujući prazninu između električne izolacije i izvanrednog prijenosa topline.
Njihova uloga u omogućavanju visoke učinkovitosti, visokopouzdani energetski sustavi naglašavaju njihovu taktičku vrijednost u stalnoj evoluciji digitalnih i energetskih inovacija.
5. Dobavljač
Advanced Ceramics osnovan je listopada 17, 2012, je visokotehnološko poduzeće posvećeno istraživanju i razvoju, proizvodnja, obrada, prodaja i tehničke usluge keramičkih srodnih materijala i proizvoda. Naši proizvodi uključuju, ali nisu ograničeni na keramičke proizvode od bor karbida, Keramički proizvodi od borovog nitrida, Keramički proizvodi od silicij karbida, Keramički proizvodi od silicijevog nitrida, Keramički proizvodi od cirkonijevog dioksida, itd. Ako ste zainteresirani, slobodno nas kontaktirajte.
oznake: Keramičke podloge od aluminijeva nitrida, aluminij nitrid keramika, aln aluminijev nitrid
Svi članci i slike su s interneta. Ako postoje problemi s autorskim pravima, kontaktirajte nas na vrijeme za brisanje.
Upitajte nas