1. 제품 과학 및 구조적 특성
1.1 결정구조와 화학적 안정성
(알루미늄 질화물 세라믹 기판)
질화알루미늄 (AlN) 육각형 우르츠광 결정 구조를 갖는 넓은 밴드갭 반도체 세라믹입니다., 견고한 공유 상호작용을 통해 결합된 경량 알루미늄과 질소 원자의 회전 층으로 구성.
이 내구성 있는 원자 설정은 놀라운 열 보안으로 AlN을 향상시킵니다., 아키텍처 무결성을 최대로 유지 2200 ° C 불활성 환경 및 심한 열 자전거 타기 시 분해 저항.
알루미나와 달리 (알 투 O 쓰리), AlN은 강철 및 여러 반응성 가스를 녹이는 데 화학적으로 불활성입니다., 반도체 처리 챔버 및 고온 히터와 같은 가혹한 환경에 이상적입니다..
산화에 대한 높은 저항성– 공기에 직접 노출되면 표면에 슬림한 안전 Al 2 O 4층 형성– 벌크 주택의 심각한 성능 저하 없이 지속적인 신뢰성을 보장합니다..
뿐만 아니라, AlN은 높은 저항률로 우수한 전기 절연성을 나타냅니다. 10 1⁴ Ω · cm 및 유전 인성 이상 30 kV/mm, 고전압 애플리케이션에 필수적.
1.2 열전도율 및 전자적 특징
질화알루미늄의 가장 특별한 특징 중 하나는 우수한 열전도율입니다., 일반적으로 다양한 140 에게 180 승/(m·K )상업 등급의 기질용– ~ 위에 5 알루미나보다 몇 배 더 높습니다. (≒ 30 승/(m·K)).
이러한 효율성은 질소와 알루미늄의 낮은 원자 질량에서 비롯됩니다., 강한 결합과 한계요인 문제와 통합됨, 격자 구조를 통해 효율적인 포논 전달을 허용하는.
그래도 여전히, 산소 불순물은 특히 해롭다; 또한 수량을 추적 (~ 위에 100 ppm) 질소 사이트 교체, 경량 알루미늄 개구부 생성 및 포논 확산, 열전도율을 획기적으로 감소시킵니다..
이상적인 온열 발산을 위해서는 탄소열 감소 또는 직접적인 질화를 통해 합성된 고순도 AlN 분말이 필요합니다..
전기 절연체임에도 불구하고, AlN의 압전 및 초전 특성으로 인해 감지 장치 및 음파 도구에 유용합니다., 밴드갭이 넓으면서도 (~ 6.2 eV) 고전력 및 고주파 전자 시스템의 절차를 유지합니다..
2. 건설 절차 및 생산 어려움
( 알루미늄 질화물 세라믹 기판)
2.1 분말 합성 및 소결 기술
고성능 AlN 기판 생산은 초미세 AlN 합성에서 시작됩니다., 고순도 분말, 일반적으로 Al 2 O SIX와 같은 반응을 통해 달성됩니다. + 3기음 + N 2 → 2AlN + 3콜로라도 (탄수화물 감소) 또는 경량 알루미늄강의 직선 질화: 2알 + N 2 → 2AlN.
생성된 분말은 Y TWO O FIVE와 같은 소결 보조제를 사용하여 매우 조심스럽게 갈아서 도핑해야 합니다., CaO, 또는 중간 온도에서 치밀화를 촉진하는 희귀 행성 산화물 1700 ° C 및 1900 ° C 질소 대기 하에서.
이러한 성분은 입자 경계 확산을 향상시키는 단기 액체상을 생성합니다., 완전한 치밀화 가능 (> 99% 이론적인 두께) 산소 오염을 줄이면서.
탄소가 풍부한 환경에서 소결 후 어닐링은 입계 산화물을 제거하여 산소망 함량을 더 효과적으로 최소화할 수 있습니다., 결과적으로 최대 열전도도 회복.
기계적 인성의 균형을 유지하려면 제어된 입자 크기로 일관된 미세 구조를 얻는 것이 중요합니다., 열효율, 및 제조 가능성.
2.2 기판 형성 및 금속화
소결시, AlN 세라믹은 전자 제품 포장에 필요한 제한된 치수 공차를 충족하기 위해 정밀하게 연마되고 스플래싱됩니다., 종종 마이크로미터 수준의 단조로움.
관통홀 보링, 레이저 절단, 및 표면 패턴을 통해 다층 계획 및 교배 회로에 동화 가능.
기판 제조의 중요한 단계는 금속화입니다.– 전도성 층의 적용 (일반적으로 텅스텐, 몰리브덴, 또는 구리) 후막 인쇄 등의 공정을 통해, 박막 스퍼터링, 또는 구리의 직접 결합 (DBC).
DBC의 경우, 구리 알루미늄 호일은 규제된 환경에서 상승된 온도 수준에서 AlN 표면에 결합됩니다., 고전류 애플리케이션에 이상적인 강력한 사용자 인터페이스 생성.
활성 강철 브레이징과 같은 다양한 기술 (와 함께) 티타늄 함유 솔더를 사용하여 접착력과 열 소모 저항성을 높였습니다., 특히 반복적인 전원 사이클링 시.
올바른 인터페이스 설계로 작동 장치의 열 저항이 감소하고 기계적 신뢰성이 높아집니다..
3. 전자 장비의 성능 이점
3.1 전력 전자 분야의 열 관리
AlN 기판 마스터는 IGBT와 같은 고전력 반도체 도구에서 생성된 열을 처리합니다., MOSFET, 전기 자동차에 사용되는 RF 증폭기, 재생 가능 자원 인버터, 통신 프레임워크.
안정적인 열 추출로 로컬 핫스팟 방지, 열 불안을 최소화, 일렉트로마이그레이션 및 박리 위협을 완화하여 공구 수명을 연장합니다..
기존 Al 2 O ₃ 기판 대비, AlN은 우수한 열 전도성으로 인해 더 작은 번들 크기와 더 높은 전력 두께를 가능하게 합니다., 개발자가 무결성을 손상시키지 않고 성능 한계를 뛰어넘을 수 있도록 허용.
LED 조명 및 레이저 다이오드, 접합 온도가 효율성과 쉐이드 안정성에 직접적인 영향을 미치는 경우, AlN 기판은 발광 결과와 기능 수명을 크게 향상시킵니다..
열 성장 계수 (CTE ≒ 4.5 ppm/K) 또한 실리콘과 거의 일치합니다. (3.5– 4 ppm/K) 및 질화갈륨 (GaN, ~ 5.6 ppm/K), 열자전거 타는 동안 열-기계적 장력 감소.
3.2 전기적, 기계적 신뢰성
과거 열 성능, AlN은 낮은 유전 손실을 사용합니다. (탄 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.
밀폐된 특성으로 습기 유입을 방지합니다., 습한 환경에서 악화 위험 제거– 유기 기판에 비해 필수적인 이점.
기계적으로, AlN은 높은 굴곡 인성을 가지고 있습니다. (300– 400 MPa) 그리고 견고함 (HV ≒ 1200), 취급 전반에 걸쳐 탄력성을 보장합니다., 집회, 및 현장 절차.
이러한 특성은 전체적으로 시스템 무결성 향상에 기여합니다., 실패율 감소, 미션 크리티컬 애플리케이션의 총 소유 비용 절감.
4. 응용과 미래 기술의 프론티어
4.1 산업용, 자동차, 및 보호 시스템
AlN 세라믹 기판은 현재 상업용 모터 드라이브용 고급 전력 모듈에 일반적으로 사용됩니다., 풍력 및 태양광 인버터, 전기 및 하이브리드 자동차의 온보드 배터리 충전기.
항공우주 및 방위 분야, 그들은 레이더 시스템을 유지합니다, 디지털 전쟁 장치, 위성 상호 작용, 극단적인 문제 하에서의 성능은 협상할 수 없습니다..
임상영상장비, X선 발생장치와 MRI 시스템으로 구성, 또한 AlN의 방사선 저항 및 신호 무결성을 통해 이점을 얻을 수 있습니다..
전기화 유행이 운송 및 에너지 분야 전반에 걸쳐 가속화됨에 따라, AlN 기판에 대한 수요는 지속적으로 증가하고 있습니다., 컴팩트한 필요성에 의해 추진됨, 효율적인, 평판이 좋은 전력 전자 장치.
4.2 조합의 탄생과 지속적인 발전
미래 혁신은 AlN을 3차원 제품 패키징 아키텍처에 통합하는 데 집중됩니다., 뿌리깊은 수동적 요소, Si를 통합한 이종 결합 시스템, SiC, 및 GaN 가젯.
나노 구조의 AlN 영화 및 단결정 기판에 대한 연구는 학문적 한계에 맞춰 열전도율을 더욱 높이는 것을 목표로 합니다. (> 300 승/(m·K)) 차세대 양자 및 광전자 장치용.
확장 가능한 분말 합성을 통한 제조 비용 절감 노력, 복잡한 세라믹 프레임워크의 적층 가공, 스크랩 AlN의 재활용이 지속 가능성을 높이기 위한 추진력을 얻고 있습니다..
뿐만 아니라, 유한요소해석을 이용한 모델링 장치 (FEA) 특정 열 및 전기 부하에 대한 기판 레이아웃을 향상시키기 위해 인공 지능이 사용되고 있습니다..
결론적으로, 경량 질화알루미늄 세라믹 기판은 현대 전자 장치의 초석 혁신을 나타냅니다., 전기 절연과 뛰어난 열 전달 사이의 빈 공간을 명확하게 연결합니다..
고효율을 가능하게 하는 역할, 고신뢰성 전력 시스템은 디지털 및 전력 혁신의 반복되는 진화에서 전술적 가치를 강조합니다..
5. 공급자
10월 어드밴스드 세라믹스 설립 17, 2012, 연구와 개발에 전념하는 하이테크 기업입니다, 생산, 처리, 세라믹 관련 재료 및 제품 판매 및 기술 서비스. 당사의 제품에는 탄화붕소 세라믹 제품이 포함되지만 이에 국한되지는 않습니다., 질화붕소 세라믹 제품, 실리콘 카바이드 세라믹 제품, 질화규소 세라믹 제품, 이산화지르코늄 세라믹 제품, 등. 관심이 있으시면, 저희에게 연락하게 자유롭게 느끼십시오.
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