Ալյումինի նիտրիդային կերամիկական ենթաշերտեր: Բարձր հզորության էլեկտրոնիկան միացնելով բարձրորակ ջերմային կառավարման ալյումինի նիտրիդ կերամիկայի միջոցով

1. Ապրանքի գիտություն և կառուցվածքային հատկություններ

1.1 Բյուրեղյա շրջանակ և քիմիական կայունություն

(Ալյումինի նիտրիդային կերամիկական ենթաշերտեր)

Ալյումինի նիտրիդ (ԱլՆ) լայն շերտով կիսահաղորդչային կերամիկա է՝ վեցանկյուն վուրցիտի բյուրեղային կառուցվածքով, կազմված է թեթև քաշի ալյումինի և ազոտի ատոմների պտտվող շերտերից, որոնք կապված են պինդ կովալենտային փոխազդեցությունների միջոցով.

Այս երկարակյաց ատոմային կարգավորումն ուժեղացնում է AlN-ը ֆենոմենալ ջերմային անվտանգությամբ, պահպանելով ճարտարապետական ​​ամբողջականությունը մինչև 2200 ° C իներտ միջավայրում և դիմադրում է քայքայմանը խիստ ջերմային հեծանվավազքի պայմաններում.

Ի տարբերություն ալյումինի (Ալ երկու O ԵՐԵՔ), AlN-ը քիմիապես իներտ է պողպատների և մի քանի արձագանքող գազերի հալեցման համար, դարձնելով այն իդեալական ծանր մթնոլորտի համար, ինչպիսիք են կիսահաղորդչային մշակման խցիկները և բարձր ջերմաստիճանի ջեռուցիչները.

Բարձր դիմադրություն օքսիդացմանը– օդի անմիջական ազդեցության դեպքում մակերեսի վրա ստեղծելով միայն բարակ անվտանգության Al 2 O չորս շերտ– երաշխավորում է կայուն հուսալիություն՝ առանց մեծաքանակ տների էական դեգրադացիայի.

Ավելին, AlN-ը ցույց է տալիս գերազանց էլեկտրական մեկուսացում, որի դիմադրողականությունը գերազանցում է 10 14 Ω · սմ և դիէլեկտրական ամրություն վերևում 30 կՎ/մմ, կենսական նշանակություն ունի բարձր լարման ծրագրերի համար.

1.2 Ջերմային հաղորդունակություն և էլեկտրոնային առանձնահատկություններ

Ալյումինի նիտրիդի առավել հստակեցնող առանձնահատկություններից մեկը նրա բարձր ջերմային հաղորդունակությունն է, սովորաբար տարբերվում է 140 դեպի 180 Վ/(մ · Կ )առևտրային կարգի ենթաշերտերի համար– ավարտվել է 5 անգամ ավելի բարձր, քան կավահողինը (≈ 30 Վ/(մ · Կ)).

Այս արդյունավետությունը բխում է ազոտի և ալյումինի ցածր ատոմային զանգվածից, ինտեգրված ամուր կապի և սահմանային գործոնի խնդիրների հետ, որոնք թույլ են տալիս արդյունավետ ֆոնոնային փոխադրում ցանցի միջոցով.

Այնուամենայնիվ, Հատկապես վնասակար են թթվածնային խառնուրդները; նաև հետքի քանակները (վերևում 100 ppm) ազոտի տեղամասերի փոխարինում, արտադրելով թեթև քաշի ալյումինե բացվածքներ և տարածելով ֆոնոններ, դրանով իսկ կտրուկ նվազեցնելով ջերմային հաղորդունակությունը.

Բարձր մաքրության AlN փոշիները, որոնք սինթեզվում են ածխաջերմային նվազման կամ ուղղակի նիտրացման միջոցով, անհրաժեշտ են ջերմության իդեալական ցրման հասնելու համար:.

Անկախ էլեկտրական մեկուսիչ լինելուց, AlN-ի պիեզոէլեկտրական և պիրոէլեկտրական հատկությունները այն օգտակար են դարձնում զգայական միավորների և ակուստիկ ալիքների գործիքների համար, մինչդեռ դրա լայն շղթան (~ 6.2 eV) պահպանում է ընթացակարգը բարձր հզորության և բարձր հաճախականության էլեկտրոնային համակարգերում.

2. Շինարարության ընթացակարգերը և արտադրության դժվարությունները

( Ալյումինի նիտրիդային կերամիկական ենթաշերտեր)

2.1 Փոշի սինթեզի և սինթեզման տեխնիկա

Բարձր արդյունավետությամբ AlN ենթաշերտերի արտադրությունը սկսվում է ծայրահեղ նուրբի սինթեզով, բարձր մաքրության փոշի, ընդհանուր առմամբ իրականացվում է ռեակցիաների միջոցով, ինչպիսին է Al 2 O SIX + 3Գ + N ԵՐԿՈՒ → 2ԱլՆ + 3CO (ածխաջերմային նվազեցում) կամ թեթև քաշի ալյումինե պողպատի ուղիղ նիտրացում: 2Ալ + N ԵՐԿՈՒ → 2ԱլՆ.

Ստացված փոշին պետք է շատ խնամքով քերել և քսել սինթերի օգնությամբ, ինչպես Y TWO O FIVE:, CaO, կամ հազվագյուտ մոլորակների օքսիդներ, որոնք նպաստում են խտացմանը միջանկյալ ջերմաստիճաններում 1700 ° C և 1900 ° C ազոտի մթնոլորտում.

Այս բաղադրիչները ստեղծում են կարճաժամկետ հեղուկ փուլեր, որոնք ուժեղացնում են հացահատիկի սահմանային դիֆուզիան, հնարավորություն տալով ամբողջական խտացում (> 99% տեսական հաստությունը) միաժամանակ նվազեցնելով թթվածնային աղտոտվածությունը.

Ածխածնով հարուստ միջավայրում հետսինթրինգային եռացումը կարող է ավելի լավ նվազեցնել թթվածնի ցանցի պարունակությունը՝ ազատվելով միջհատիկավոր օքսիդներից, հետևաբար վերականգնելով ջերմային հաղորդունակության գագաթնակետը.

Հացահատիկի վերահսկվող չափսերով կայուն միկրոկառուցվածք ձեռք բերելը շատ կարևոր է մեխանիկական ամրությունը հավասարակշռելու համար, ջերմային արդյունավետություն, և արտադրելիություն.

2.2 Ենթաշերտի ձևավորում և մետաղացում

Երբ թրծվում է, AlN կերամիկաները ճշգրտորեն մանրացված են և ցողված, որպեսզի բավարարեն ապրանքի էլեկտրոնային փաթեթավորման համար պահանջվող չափերի սահմանափակ թույլատրելիությունը:, հաճախ մինչև միկրոմետրի մակարդակի միապաղաղություն.

Անցքով ձանձրալի, լազերային կտրում, և մակերեսային նախշը հնարավորություն են տալիս յուրացմանը բազմաշերտ հատակագծերի և խաչասերման սխեմաների մեջ.

Ենթաշերտի արտադրության կարևոր քայլը մետաղացումն է– հաղորդիչ շերտերի կիրառում (սովորաբար վոլֆրամ, մոլիբդեն, կամ պղինձ) այնպիսի գործընթացների միջոցով, ինչպիսիք են հաստ թաղանթով տպագրությունը, բարակ թաղանթով ցողում, կամ պղնձի ուղղակի կապը (DBC).

DBC-ի համար, պղնձի ալյումինե փայլաթիթեղները կապված են AlN մակերեսների հետ կարգավորվող միջավայրում բարձր ջերմաստիճանի մակարդակներում, ստեղծելով ուժեղ ինտերֆեյս, որն իդեալական է բարձր ընթացիկ հավելվածների համար.

Տարբեր տեխնիկա, ինչպիսիք են ակտիվ պողպատի զոդումը (ՀԵՏ) օգտագործել տիտանի պարունակող զոդումներ՝ կպչունության և ջերմային հյուծման դիմադրությունը բարձրացնելու համար, հատկապես էներգիայի կրկնվող հեծանվավազքի ժամանակ.

Միջերեսային ճիշտ ձևավորումը ապահովում է որոշակի կրճատված ջերմային դիմադրություն և բարձր մեխանիկական հուսալիություն գործող սարքերում.

3. Էլեկտրոնային սարքավորումների արդյունավետության առավելությունները

3.1 Ջերմային կառավարում ուժային էլեկտրոնիկայի մեջ

AlN ենթաշերտերը տիրապետում են ջերմությանը, որը ստեղծվել է բարձր հզորության կիսահաղորդչային գործիքների միջոցով, ինչպիսիք են IGBT-ները, MOSFET-ներ, և RF ուժեղացուցիչներ, որոնք օգտագործվում են էլեկտրական մեքենաներում, վերականգնվող ռեսուրսների ինվերտորներ, և հեռահաղորդակցության շրջանակը.

Հուսալի ջերմային արդյունահանումը խուսափում է տեղական թեժ կետերից, նվազագույնի է հասցնում ջերմային անհանգստությունը, և երկարացնում է գործիքի կյանքը՝ մեղմելով էլեկտրամիգրացիայի և շերտազատման սպառնալիքները.

Համեմատած սովորական Al 2 O 3 սուբստրատների հետ, AlN-ը հնարավորություն է տալիս փաթեթների ավելի փոքր չափսերի և հզորության ավելի բարձր հաստության շնորհիվ իր բարձրորակ ջերմային հաղորդունակության, թույլ տալով ծրագրավորողներին սեղմել կատարողականի սահմանները՝ առանց խախտելու ամբողջականությունը.

LED լուսավորության և լազերային դիոդների մեջ, որտեղ հանգույցի ջերմաստիճանը ուղղակիորեն ազդում է արդյունավետության և ստվերի կայունության վրա, AlN ենթաշերտերը զգալիորեն բարելավում են լուսարձակող արդյունքը և կյանքի սպասվող ֆունկցիոնալ տևողությունը.

Նրա ջերմային աճի գործակիցը (CTE ≈ 4.5 ppm/K) լրացուցիչ սերտորեն համապատասխանում է սիլիցիումին (3.5– 4 ppm/K) և գալիումի նիտրիդը (GaN, ~ 5.6 ppm/K), ջերմային հեծանիվ վարելու ժամանակ ջերմամեխանիկական լարվածության նվազում.

3.2 Էլեկտրական և մեխանիկական հուսալիություն

Անցյալ ջերմային կատարում, AlN-ն օգտագործում է ցածր դիէլեկտրական կորուստ (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.

Նրա հերմետիկ բնույթը պաշտպանում է խոնավության ներթափանցումից, հեռացնելով խոնավ միջավայրում վատթարացման ռիսկերը– էական առավելություն օրգանական սուբստրատների նկատմամբ.

Մեխանիկորեն, AlN-ն ունի բարձր ճկման ամրություն (300– 400 ՄՊա) և ամրություն (HV ≈ 1200), ապահովելով ճկունություն ողջ բեռնաթափման ընթացքում, ժողով, և դաշտային ընթացակարգը.

Այս բնութագրերը միասին նպաստում են համակարգի ամբողջականության բարելավմանը, նվազեցված ձախողման մակարդակը, և ավելի ցածր ընդհանուր արժեքը առաքելության համար կարևոր հավելվածներում.

4. Ծրագրեր և ապագա տեխնոլոգիական սահմաններ

4.1 Արդյունաբերական, Ավտոմոբիլային, և Պաշտպանության համակարգեր

AlN կերամիկական ենթաշերտերը ներկայումս սովորական են կոմերցիոն շարժիչների համար նախատեսված առաջադեմ ուժային մոդուլներում, քամու և արևային ինվերտորներ, և էլեկտրական և հիբրիդային մեքենաների մարտկոցների լիցքավորիչներ.

Օդատիեզերքում և պաշտպանության ոլորտում, դրանք պահպանում են ռադարային համակարգերը, թվային պատերազմի սարքեր, և արբանյակային փոխազդեցություններ, որտեղ ծայրահեղ խնդիրների դեպքում կատարողականը սակարկելի չէ.

Կլինիկական պատկերման սարքավորումներ, բաղկացած է ռենտգեն գեներատորներից և MRI համակարգերից, նաև շահում է AlN-ի ճառագայթման դիմադրությունը և ազդանշանի ամբողջականությունը.

Քանի որ էլեկտրաֆիկացման միտումներն արագանում են տրանսպորտի և էներգետիկայի ոլորտներում, AlN սուբստրատների պահանջարկը շարունակում է աճել, պայմանավորված է կոմպակտի անհրաժեշտությամբ, արդյունավետ, և հեղինակավոր ուժային էլեկտրոնային սարքեր.

4.2 Առաջացող համակցություն և կայուն զարգացում

Ապագա նորարարությունները կենտրոնանում են AlN-ի ինտեգրման վրա հենց արտադրանքի փաթեթավորման եռաչափ ճարտարապետության մեջ, արմատացած պասիվ տարրեր, և տարասեռ համակցված համակարգեր, որոնք ինտեգրում են Si, SiC, և GaN գաջեթներ.

Նանոկառուցվածքով AlN ֆիլմերի և մեկ բյուրեղյա ենթաշերտերի հետազոտությունները նպատակ ունեն ավելի բարձրացնել ջերմային հաղորդունակությունը ակադեմիական սահմանների նկատմամբ (> 300 Վ/(մ · Կ)) հաջորդ սերնդի քվանտային և օպտոէլեկտրոնային գաջեթների համար.

Արտադրության ծախսերը նվազեցնելու ջանքերը մասշտաբային փոշի սինթեզի միջոցով, բարդ կերամիկական շրջանակների հավելանյութերի արտադրություն, և AlN-ի ջարդոնի վերամշակումը մեծ թափ է հավաքում կայունությունը խթանելու համար.

Ավելին, մոդելավորման սարքեր՝ օգտագործելով վերջավոր տարրերի վերլուծություն (ԱՏԳ) և արհեստական ​​ինտելեկտը օգտագործվում է որոշակի ջերմային և էլեկտրական բեռների համար ենթաշերտի դասավորությունը բարելավելու համար.

Եզրափակելով, Թեթև քաշի ալյումինի նիտրիդային կերամիկական ենթաշերտերը հիմնաքարային նորարարություն են ժամանակակից էլեկտրոնային սարքերում, հստակորեն կապելով դատարկությունը էլեկտրական մեկուսացման և ակնառու ջերմային փոխանցման միջև.

Նրանց դերը բարձր արդյունավետություն ապահովելու գործում, բարձր հուսալիության էներգահամակարգերը շեշտում են իրենց մարտավարական արժեքը թվային և ուժային նորարարությունների կրկնվող էվոլյուցիայում.

5. Մատակարար

Advanced Ceramics-ը հիմնադրվել է հոկտեմբերին 17, 2012, բարձր տեխնոլոգիական ձեռնարկություն է, որը նվիրված է հետազոտության և զարգացմանը, արտադրություն, վերամշակում, կերամիկական հարաբերական նյութերի և արտադրանքի վաճառք և տեխնիկական ծառայություններ. Մեր արտադրանքը ներառում է, բայց չի սահմանափակվում բորի կարբիդի կերամիկական արտադրանքներով, Բորի նիտրիդ կերամիկական արտադրանք, Սիլիկոնային կարբիդ կերամիկական արտադրանք, Սիլիկոնային նիտրիդային կերամիկական արտադրանք, Ցիրկոնիումի երկօքսիդի կերամիկական արտադրանք, և այլն. Եթե ​​դուք հետաքրքրված եք, խնդրում ենք ազատ զգալ կապվել մեզ հետ.
Պիտակներ: Ալյումինի նիտրիդային կերամիկական ենթաշերտեր, ալյումինի նիտրիդ կերամիկա, ալյումինի նիտրիդ

Բոլոր հոդվածները և նկարները համացանցից են. Եթե ​​կան հեղինակային իրավունքի հետ կապված խնդիրներ, խնդրում ենք ժամանակին կապվել մեզ հետ ջնջելու համար.

Հարցրեք մեզ