1. Terméktudomány és szerkezeti tulajdonságok
1.1 Crystal Framework és kémiai stabilitás
(Alumínium-nitrid kerámia hordozók)
Alumínium-nitrid (AlN) egy széles sávú félvezető kerámia hatszögletű wurtzit kristályszerkezettel, könnyű alumínium és nitrogénatomok forgó rétegeiből áll, amelyeket szilárd kovalens kölcsönhatások kötnek össze.
Ez a strapabíró atomrendszer fenomenális hőbiztonsággal fokozza az AlN-t, az építészeti integritás megőrzése 2200 ° C közömbös környezetben, és ellenáll a bomlásnak erős termikus kerékpározás során.
Az alumínium-oxiddal ellentétben (Al kettő O HÁROM), Az AlN kémiailag semleges az acélok és számos érzékeny gáz felolvasztására, ideálissá teszi a nehéz atmoszférákhoz, például a félvezető feldolgozó kamrákhoz és a magas hőmérsékletű fűtőtestekhez.
Magas oxidációállósága– csak egy vékony biztonsági Al ₂ O négyréteget hoz létre a felületen közvetlen levegőnek kitéve– garantálja a tartós megbízhatóságot az ömlesztett lakások jelentős romlása nélkül.
Továbbá, Az AlN kiváló elektromos szigetelést mutat, nagyobb ellenállással 10 ¹⁴ Ω · cm és a fenti dielektromos szívósság 30 kV/mm, létfontosságú a nagyfeszültségű alkalmazásokhoz.
1.2 Hővezetőképesség és elektronikus jellemzők
Az alumínium-nitrid egyik legmeghatározóbb tulajdonsága a kiváló hővezető képessége, jellemzően változó 140 hogy 180 W/(m · K )kereskedelmi minőségű aljzatokhoz– felett 5 alkalommal magasabb, mint az alumínium-oxidé (≈ 30 W/(m · K)).
Ez a hatékonyság a nitrogén és az alumínium alacsony atomtömegéből fakad, erős kötési és határtényező problémákkal integrálva, amelyek lehetővé teszik a hatékony fononszállítást a rácsrendszeren keresztül.
Mindazonáltal, az oxigénszennyeződések különösen károsak; nyomnyi mennyiségeket is (felett 100 ppm) nitrogén helyek helyettesítése, könnyű alumínium nyílások és szóró fononok gyártása, ezáltal drámaian csökkenti a hővezető képességet.
A karbotermikus redukálással vagy közvetlen nitridációval szintetizált, nagy tisztaságú AlN porok szükségesek az ideális hőelvezetés eléréséhez.
Függetlenül attól, hogy elektromos szigetelő, Az AlN piezoelektromos és piroelektromos tulajdonságai előnyössé teszik az érzékelőegységekben és az akusztikus hullámeszközökben, míg széles sávszélessége (~ 6.2 eV) fenntartja az eljárást nagy teljesítményű és nagyfrekvenciás elektronikus rendszerekben.
2. Építési eljárások és gyártási nehézségek
( Alumínium-nitrid kerámia hordozók)
2.1 Porszintézis és szinterezési technikák
A nagy teljesítményű AlN szubsztrátumok előállítása az ultrafinom anyagok szintézisével kezdődik, nagy tisztaságú por, általában olyan reakciókkal valósítható meg, mint az Al 2 O SIX + 3C + N TWO → 2AlN + 3CO (karbotermikus redukció) vagy könnyű alumínium acél egyenes nitridálása: 2Al + N TWO → 2AlN.
A kapott port nagyon óvatosan le kell reszelni, és szintereléssel kell adalékolni, mint például Y TWO O FIVE, CaO, vagy ritka bolygó-oxidok, amelyek a közötti hőmérsékleteken elősegítik a sűrűsödést 1700 ° C és 1900 °C nitrogénatmoszférában.
Ezek az összetevők rövid távú folyadékfázisokat hoznak létre, amelyek fokozzák a szemcsehatár diffúzióját, teljes tömörítést tesz lehetővé (> 99% elméleti vastagsága) miközben csökkenti az oxigénszennyezést.
A szinterezés utáni izzítás szénben gazdag környezetben jobban minimalizálhatja az oxigénháló tartalmát azáltal, hogy megszabadul a szemcsék közötti oxidoktól, következésképpen visszanyeri a csúcs hővezető képességét.
A mechanikai szívósság kiegyensúlyozásához elengedhetetlen a konzisztens mikrostruktúra, szabályozott szemcsemérettel való elérése, termikus hatásfok, és a gyárthatóság.
2.2 Aljzatképzés és fémezés
Amikor szinterezik, Az AlN kerámiák precíziós köszörüléssel és fröccsenéssel készülnek, hogy megfeleljenek az elektronikus termékek csomagolásához szükséges korlátozott mérettűréseknek, gyakran mikrométeres monotónia.
Átmenő fúrás, lézeres vágás, és felületi mintázata lehetővé teszi a többrétegű tervekbe és keresztezett áramkörökbe történő asszimilációt.
A szubsztrátumgyártás létfontosságú lépése a fémezés– vezető rétegek alkalmazása (jellemzően wolfram, molibdén, vagy réz) olyan eljárásokkal, mint a vastagfilmes nyomtatás, vékonyréteg-porlasztás, vagy réz közvetlen kötése (DBC).
DBC számára, A réz alumínium fóliák az AlN felületekhez kötődnek megemelt hőmérsékleten, szabályozott környezetben, erős felhasználói felület létrehozása, amely ideális a nagy áramerősségű alkalmazásokhoz.
Különböző technikák, mint például az aktív acélforrasztás (VEL) Használjon titántartalmú forraszanyagokat a tapadás és a hőkimerülési ellenállás fokozására, különösen ismételt teljesítményciklus esetén.
A megfelelő felületkialakítás bizonyos mértékben csökkenti a hőellenállást és nagy mechanikai megbízhatóságot biztosít a működő eszközökben.
3. Teljesítményelőnyök az elektronikus berendezésekben
3.1 Termikus adminisztráció a teljesítményelektronikában
Az AlN szubsztrátumok jól kezelik a nagy teljesítményű félvezető eszközök, például az IGBT-k által létrehozott hőt, MOSFET-ek, és az elektromos autókban használt RF erősítők, megújuló erőforrás inverterek, és távközlési keretrendszer.
A megbízható hőelvezetés elkerüli a helyi hotspotokat, minimalizálja a termikus szorongást, és meghosszabbítja a szerszám élettartamát az elektromigráció és a delamináció veszélyének enyhítésével.
A hagyományos Al 2 O 3 hordozókhoz képest, Az AlN kiváló hővezető képességének köszönhetően kisebb kötegméreteket és nagyobb teljesítményvastagságot tesz lehetővé, lehetővé teszi a fejlesztők számára, hogy a teljesítmény határait az integritás veszélyeztetése nélkül feszegessék.
LED világításban és lézerdiódákban, ahol a csomópont hőmérséklete közvetlenül befolyásolja a hatékonyságot és az árnyék stabilitását, Az AlN szubsztrátumok lényegesen javítják a lumineszcens eredményt és a várható élettartamot.
Termikus növekedési együtthatója (CTE ≈ 4.5 ppm/K) emellett szorosan megegyezik a szilíciuméval (3.5– 4 ppm/K) és gallium-nitrid (GaN, ~ 5.6 ppm/K), a termomechanikus feszültség csökkentése termikus kerékpározás során.
3.2 Elektromos és mechanikai megbízhatóság
Korábbi hőteljesítmény, Az AlN alacsony dielektromos veszteséget használ (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.
Hermetikus jellege véd a nedvesség behatolásától, a károsodás kockázatának megszüntetése nedves környezetben– lényeges előny a szerves anyagokkal szemben.
Mechanikusan, Az AlN nagy hajlítószilárdsággal rendelkezik (300– 400 MPa) és szilárdság (HV ≈ 1200), ügyelve a rugalmasságra a kezelés során, összeszerelés, és terepi eljárás.
Ezek a jellemzők együttesen hozzájárulnak a rendszerintegritás javításához, csökkent a meghibásodási arány, és alacsonyabb teljes birtoklási költség a kritikus fontosságú alkalmazásokban.
4. Alkalmazások és jövőbeli technológiai határok
4.1 Ipari, Autóipar, és védelmi rendszerek
Az AlN kerámia hordozók jelenleg hagyományosak a kereskedelmi motoros hajtások fejlett teljesítménymoduljaiban, szél- és napenergia inverterek, és fedélzeti akkumulátortöltők elektromos és hibrid autókban.
Repülésben és védelemben, radarrendszereket tartanak fenn, digitális háborús eszközök, és a műholdas kölcsönhatások, ahol a teljesítmény szélsőséges problémák esetén nem alku tárgya.
Klinikai képalkotó berendezések, röntgengenerátorokból és MRI-rendszerekből áll, az AlN sugárzási ellenállásából és jelintegritásából is profitálnak.
Ahogy a villamosítási divatok felgyorsulnak a közlekedés és az energia területén, az AlN szubsztrátumok iránti kereslet tovább növekszik, a kompakt igény vezérelte, hatékony, és jó hírű teljesítményelektronikai eszközök.
4.2 Felmerülő kombináció és tartós fejlődés
A jövőbeli innovációk az AlN-nek a háromdimenziós termékcsomagolási architektúrákba való integrálására összpontosítanak, rögzült passzív elemek, és Si-t integráló heterogén kombinációs rendszerek, Sic, és GaN kütyü.
A nanostrukturált AlN filmekkel és egykristályos szubsztrátumokkal kapcsolatos kutatások célja a hővezető képesség fokozása az akadémiai határok felé. (> 300 W/(m · K)) következő generációs kvantum- és optoelektronikai kütyükhöz.
A gyártási költségek csökkentésére irányuló erőfeszítések méretezhető porszintézis révén, bonyolult kerámia vázak additív gyártása, és a hulladék AlN újrahasznosítása lendületet kap a fenntarthatóság fokozása érdekében.
Továbbá, modellező eszközök végeselemes elemzéssel (FEA) és mesterséges intelligenciát használnak bizonyos termikus és elektromos terhelések esetén a szubsztrátum elrendezésének javítására.
Befejezésül, A könnyű alumínium-nitrid kerámia hordozók a kortárs elektronikai eszközök sarokkövét jelentik, egyértelműen összekapcsolja az űrt az elektromos szigetelés és a kiváló hőátadás között.
Szerepük a nagy hatékonyság lehetővé tételében, A nagy megbízhatóságú energiaellátó rendszerek kiemelik taktikai értéküket a digitális és energiaipari innovációk visszatérő fejlődésében.
5. Szállító
Az Advanced Ceramics októberben alakult 17, 2012, egy high-tech vállalkozás, amely elkötelezett a kutatás és fejlesztés mellett, termelés, feldolgozás, kerámia relatív anyagok és termékek értékesítése és műszaki szolgáltatásai. Termékeink közé tartoznak, de nem kizárólagosan, bórkarbid kerámiatermékek, Bór-nitrid kerámiatermékek, Szilícium-karbid kerámiatermékek, Szilícium-nitrid kerámiatermékek, Cirkónium-dioxid kerámiatermékek, stb. Ha érdekel, kérjük, forduljon hozzánk bizalommal.
Címkék: Alumínium-nitrid kerámia hordozók, alumínium-nitrid kerámia, aln alumínium-nitrid
Minden cikk és kép az internetről származik. Ha szerzői jogi problémák merülnek fel, kérjük, időben lépjen kapcsolatba velünk a törléshez.
Érdeklődjön tőlünk