질화알루미늄 세라믹 소개
경량 질화알루미늄 (AlN) 뛰어난 열전도율로 폭넓게 인정받은 고성능 세라믹 제품입니다., 전기 절연, 고온에서의 기계적 보안. 육각형 우르츠광 결정 구조로, AlN은 전자 장치 응용 분야에 가장 우수한 기판 제품 중 하나가 되는 독특한 특성 조합을 나타냅니다., 광전자공학, 전원 구성 요소, 및 고온 환경. 알루미나 및 산화 베릴륨과 같은 일반적인 세라믹 기판에 대한 프리미엄 선택인 AlN은 뛰어난 유전체 체력 설정을 유지하면서 효율적으로 열을 발산하는 능력을 갖추고 있습니다.. 이 글은 질화알루미늄 세라믹의 기본 특성을 탐구합니다., 제조 전략을 살펴봅니다, 고급 기술 영역 전반에 걸쳐 중요한 기능을 강조합니다..
(질화알루미늄 세라믹)
Crystal Framework 및 기본 기능
기층 재료로서 경량 질화알루미늄의 성능은 주로 결정 구조와 타고난 물리적 건물에 의해 결정됩니다.. AlN은 알루미늄과 질소 원자가 교대로 구성된 우르츠광형 격자를 취합니다., 높은 열전도율에 기여하는– 일반적으로 능가 180 승/(m·K), 일부 고순도 샘플의 경우 320 승/(m·K). 이 값은 일반적으로 사용되는 다른 세라믹 제품의 값을 크게 초과합니다., 알루미나를 포함한 (~ 24 승/(m·K) )그리고 실리콘 카바이드 (~ 90 승/(m·K)).
열 성능 외에도, AlN은 약 20mm의 넓은 밴드갭을 가지고 있습니다. 6.2 eV, 더위 속에서도 우수한 전기 절연 주택을 만들 수 있습니다.. 또한 낮은 열 발달을 보여줍니다. (CTE ≒ 4.5 × 10 ⁻⁶/K), 이는 실리콘과 갈륨비소와 매우 일치합니다., 반도체 장비 제품 패키징에 최적인 제품입니다.. 뿐만 아니라, AlN은 높은 화학적 불활성과 용융 금속에 대한 저항성을 나타냅니다., 거친 환경에 대한 적합성 향상. 이러한 혼합된 특징으로 인해 AlN은 고전력 디지털 기판 및 열 처리 시스템에 대한 선도적인 유망주로 자리 잡았습니다..
제조 및 소결 기술
고품질의 경량 질화알루미늄 자기를 제조하려면 오염 물질을 최소화하면서 두꺼운 미세 구조를 달성하기 위한 정밀한 분말 합성 및 소결 방법이 필요합니다.. 공유결합의 성질 때문에, AlN은 표준 무압력 소결을 통해 빠르게 압축되지 않습니다.. 그러므로, 이트륨 산화물과 같은 소결 보조제 (2 O 6), 산화칼슘 (CaO), 또는 희토류 측면은 일반적으로 액상 소결을 촉진하고 결정립 경계 확산을 개선하기 위해 추가됩니다..
제조 공정은 일반적으로 AlN 분말을 제조하기 위해 질소 분위기에서 산화알루미늄을 탄소열로 환원시키는 것으로 시작됩니다.. 그런 다음 이 분말을 분쇄합니다., 테이프 캐스팅이나 사출 성형과 같은 방법을 통해 형성됨, 사이의 온도에서 소결 1700 ° C 및 1900 ° C 질소가 풍부한 환경에서. 온간 압착 또는 플라즈마 소결 촉진 (SPS) 다공성을 줄이고 입자 위치를 촉진하여 밀도와 열전도도를 더욱 높일 수 있습니다.. 맞춤형 열 관리 기능을 갖춘 복잡한 모양의 AlN 요소를 생산하기 위해 고급 적층 제조 기술도 연구되고 있습니다..
전자 제품 포장 및 전력 모듈에 적용
경량 질화알루미늄 세라믹의 가장 눈에 띄는 용도 중 하나는 전자 포장입니다., 특히 절연 게이트웨이 바이폴라 트랜지스터와 같은 고전력 도구의 경우 (IGBT), 레이저 다이오드, 그리고 초고주파 (RF) 증폭기. 현대 전자 장치의 전력 두께가 증가함에 따라, 신뢰성과 긴 수명을 보장하려면 효과적인 열 방출이 중요합니다.. AlN 기판은 뛰어난 전기 절연과 높은 열 전도성을 통합하여 최적의 솔루션을 제공합니다., 단락 회로 및 열 폭주 조건 방지.
뿐만 아니라, AlN계 직선접착동 (DBC) 그리고 에너지 넘치는 금속 브레이징 (와 함께) 기판은 전기 자동차용 전원 모듈 스타일에 점진적으로 사용됩니다., 재생 가능 자원 인버터, 산업용 전기 모터 드라이브. 기존의 알루미나 또는 질화규소 기판과 대조됨, AlN은 더 빠른 열 전달을 제공하고 실리콘 칩의 열팽창 계수와 훨씬 더 나은 호환성을 제공합니다., 따라서 기계적 장력을 줄이고 전체 시스템 성능을 향상시킵니다.. 지속적인 연구는 AlN 표면 영역의 결합 내구성 및 금속화 방법을 향상시켜 적용 범위를 더욱 확대하는 것을 목표로 합니다..
광전자공학 및 고온 장치에 사용
전자제품 포장을 넘어, 질화알루미늄 도자기는 자외선에 대한 투명성으로 인해 광전자공학 및 고온 응용 분야에서 중요한 역할을 합니다. (자외선) 방사선 및 열 보안. AlN은 일반적으로 원자외선 발광 다이오드용 기판으로 사용됩니다. (LED) 그리고 레이저 다이오드, 특히 위생이 필요한 응용 분야에서, 감지, 및 광통신. 넓은 밴드갭과 UV 범위의 낮은 흡수 계수로 인해 경량 알루미늄 갈륨 질화물을 유지하는 데 적합한 후보가 됩니다. (AlGaN)-기반 이종 구조.
게다가, 다음을 초과하는 온도 수준에서 정확하게 기능하는 AlN의 능력 1000 ° C에서는 센서에 사용하기에 적합합니다., 열전 발전기, 극심한 열에 노출된 요소. 항공우주 및 방위 시장, AlN 기반 감지 장치 계획은 기존 제품이 확실히 실패할 수 있는 제트 엔진 감시 시스템 및 고온 제어 장치에 사용됩니다.. 박막 증착 및 에피택셜 성장 전략의 지속적인 혁신으로 차세대 광전자공학 및 고온 통합 시스템에서 AlN의 가능성이 확대되고 있습니다..
( 질화알루미늄 세라믹)
생태학적 안정성과 장기적 완전성
모든 유형의 기판 재료에 대한 주요 고려 사항은 작동 스트레스 하에서 지속적인 무결성입니다.. 경량 질화알루미늄은 다른 많은 세라믹에 비해 뛰어난 환경 안전성을 보여줍니다.. 산으로 인한 열화에 대한 내성이 매우 높습니다., 알칼리, 그리고 용강, 공격적인 화학 환경에서 인성을 보장합니다.. 하지만, AlN은 높은 온도에서 습기에 노출되면 가수분해되기 쉽습니다., 표면 품질이 저하되고 열 성능이 저하될 수 있습니다..
이 문제를 완화하려면, 질화규소 등 안전마감재 (시 ₃ N ₄), 경량 알루미늄 산화물, 또는 폴리머 기반 봉지층을 자주 씌워 내습성을 향상시킵니다.. 뿐만 아니라, 서비스 수명 전반에 걸쳐 AlN 기판의 정직성을 유지하기 위해 가젯 설정 전반에 걸쳐 신중한 고정 및 제품 포장 접근 방식이 적용됩니다.. 생태 정책이 훨씬 더 엄격해짐에 따라, AlN의 무독성 특성으로 인해 AlN은 산화 베릴륨에 대한 선호되는 대안이 됩니다., 처리 및 폐기 전반에 걸쳐 건강상의 위험을 초래하는 물질.
평결
경량 질화알루미늄 세라믹은 고성능 전자 및 광전자 시스템에서 효과적인 열 관리 및 전기 절연에 대한 확대 요구 사항을 해결하는 데 매우 적합한 혁신적인 제품 클래스를 대표합니다.. 뛰어난 열전도율, 화학적 보안, 반도체 기술과의 호환성으로 인해 다양한 응용 분야에 가장 적합한 기판 재료 중 하나가 되었습니다.– 차량용 파워 모듈부터 원자외선 LED, 고온 센서까지. 제조 혁신이 계속 진행되고 저렴한 제조 기술이 성장함에 따라, AlN 기질의 육성은 실질적으로 증가할 것으로 예상됩니다., 차세대 디지털 및 광자 장치의 혁신을 주도합니다..
공급업체
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.([email protected])
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