एल्युमिनियम नाइट्राइड सिरेमिक सब्सट्रेट्स: सुपीरियर थर्मल व्यवस्थापन एल्युमिनियम नाइट्राइड सिरेमिक मार्फत उच्च-शक्ति इलेक्ट्रोनिक्स सक्षम गर्दै

1. उत्पादन विज्ञान र संरचनात्मक गुणहरू

1.1 क्रिस्टल फ्रेमवर्क र रासायनिक स्थिरता

(एल्युमिनियम नाइट्राइड सिरेमिक सब्सट्रेट्स)

एल्युमिनियम नाइट्राइड (AlN) हेक्सागोनल वर्टजाइट क्रिस्टल संरचनाको साथ एक फराकिलो ब्यान्डग्याप अर्धचालक सिरेमिक हो, हलुका तौल एल्युमिनियम र नाइट्रोजन परमाणुहरूको घुमाउरो तहहरू मिलेर बनेको ठोस सहसंयोजक अन्तरक्रियाद्वारा बाँडिएको.

यो टिकाऊ आणविक सेटअपले अभूतपूर्व थर्मल सुरक्षाको साथ AlN लाई बढाउँछ, सम्म वास्तु अखण्डता कायम राख्दै 2200 °C अक्रिय वातावरणमा र गम्भीर थर्मल बाइकिङ अन्तर्गत विघटन प्रतिरोधी.

एल्युमिना विपरीत (अल दुई तीन), AlN स्टिलहरू र धेरै प्रतिक्रियाशील ग्याँसहरू पघ्न रासायनिक रूपमा निष्क्रिय छ, यसलाई सेमीकन्डक्टर प्रशोधन कक्षहरू र उच्च-तापमान हिटरहरू जस्ता गम्भीर वायुमण्डलहरूको लागि आदर्श बनाउँदै.

यसको ओक्सीकरण को उच्च प्रतिरोध– हावाको प्रत्यक्ष एक्सपोजरमा सतह क्षेत्रमा केवल स्लिम सेफ्टी Al ₂ O चार तहको विकास गर्दै– बल्क घरहरूको महत्त्वपूर्ण गिरावट बिना दिगो निर्भरताको ग्यारेन्टी गर्दछ.

यसबाहेक, AlN ले प्रतिरोधी क्षमता भन्दा बढिको साथ उत्कृष्ट इलेक्ट्रिक इन्सुलेशन देखाउँदछ 10 ¹⁴ Ω · सेमी र माथि एक डाइलेक्ट्रिक कठोरता 30 kV/mm, उच्च भोल्टेज अनुप्रयोगहरूको लागि महत्त्वपूर्ण.

1.2 थर्मल चालकता र इलेक्ट्रोनिक सुविधाहरू

एल्युमिनियम नाइट्राइडको सबैभन्दा निर्दिष्ट विशेषता मध्ये एक यसको उच्च थर्मल चालकता हो, सामान्यतया फरक हुन्छ 140 को 180 W/(m · K )व्यावसायिक-ग्रेड सबस्ट्राटमहरूको लागि– माथि 5 एल्युमिना भन्दा गुणा बढी (≈ 30 W/(m · K)).

यो दक्षता नाइट्रोजन र एल्युमिनियमको न्यून परमाणु द्रव्यमानबाट उत्पन्न हुन्छ, बलियो बन्धन र सीमान्त कारक समस्याहरु संग एकीकृत, जसले जाली कार्य मार्फत कुशल फोनोन यातायातलाई अनुमति दिन्छ.

जे होस्, अक्सिजन अशुद्धता विशेष गरी हानिकारक छ; मात्रा पनि ट्रेस गर्नुहोस् (माथि 100 पीपीएम) नाइट्रोजन साइटहरूको लागि प्रतिस्थापन, हल्का तौल एल्युमिनियम ओपनिङहरू उत्पादन गर्दै र फोनहरू फैलाउने, यसरी नाटकीय रूपमा थर्मल चालकता कम.

कार्बोथर्मल कमी वा प्रत्यक्ष नाइट्रेडेशन मार्फत संश्लेषित उच्च-शुद्धता AlN पाउडर आदर्श न्यानो अपव्यय प्राप्त गर्न आवश्यक छ।.

बिजुली इन्सुलेटर हुनुको बावजूद, AlN को पाइजोइलेक्ट्रिक र पाइरोइलेक्ट्रिक गुणहरूले यसलाई सेन्सिङ एकाइहरू र ध्वनिक तरंग उपकरणहरूमा लाभदायक बनाउँदछ।, जबकि यसको फराकिलो ब्यान्डग्याप (~ 6.2 eV) उच्च-शक्ति र उच्च-फ्रिक्वेन्सी इलेक्ट्रोनिक प्रणालीहरूमा प्रक्रियालाई निरन्तरता दिन्छ.

2. निर्माण प्रक्रिया र उत्पादन कठिनाइहरू

( एल्युमिनियम नाइट्राइड सिरेमिक सब्सट्रेट्स)

2.1 पाउडर संश्लेषण र सिंटरिंग प्रविधिहरू

उच्च-प्रदर्शन AlN सबस्ट्राटमहरू उत्पादन अल्ट्रा-फाइन को संश्लेषण संग सुरु हुन्छ।, उच्च शुद्धता पाउडर, सामान्यतया प्रतिक्रियाहरू मार्फत पूरा हुन्छ जस्तै Al ₂ O SIX + 3सी + N TWO → 2AlN + 3CO (कार्बोथर्मल कमी) वा हल्का तौल एल्युमिनियम स्टीलको सीधा नाइट्रेडेशन: 2अल + N TWO → 2AlN.

नतिजा पाउडरलाई धेरै होसियारीपूर्वक पिसेर सिन्टरिङ मद्दतले Y TWO O FIVE जस्तै डोप गर्नुपर्छ।, CaO, वा दुर्लभ ग्रह अक्साइडहरू बीचको तापक्रममा घनत्व बढाउन 1700 डिग्री सेल्सियस र 1900 नाइट्रोजन वातावरण अन्तर्गत डिग्री सेल्सियस.

यी सामग्रीहरूले छोटो-अवधि तरल चरणहरू सिर्जना गर्दछ जसले अनाज सीमा फैलावटलाई बढाउँछ, पूर्ण घनत्व सक्षम गर्दै (> 99% सैद्धान्तिक मोटाई) अक्सिजन प्रदूषण कम गर्दा.

कार्बनयुक्त वातावरणमा पोस्ट-सिन्टरिङ एनिलिङले इन्टरग्रेन्युलर अक्साइडहरूबाट छुटकारा पाउँदा अक्सिजन वेब सामग्रीलाई राम्रोसँग कम गर्न सक्छ।, फलस्वरूप शिखर थर्मल चालकता पुन: प्राप्ति.

मेकानिकल कठोरतालाई सन्तुलनमा राख्नको लागि नियन्त्रित ग्रेन आयामको साथ लगातार माइक्रोस्ट्रक्चर प्राप्त गर्नु महत्त्वपूर्ण छ।, थर्मल दक्षता, र उत्पादन क्षमता.

2.2 सबस्ट्रेटम गठन र धातुकरण

जब sintered, AlN सिरेमिकहरू सटीक-ग्राउन्ड हुन् र इलेक्ट्रोनिक उत्पादन प्याकेजिङका लागि आवश्यक सीमित आयामी सहिष्णुताहरू पूरा गर्न स्प्ल्याश गरिएका छन्।, प्रायः माइक्रोमिटर-स्तर एकरसतामा.

थ्रु-होल बोरिंग, लेजर काट्ने, र सतह ढाँचाले बहु-तह योजनाहरू र क्रसब्रीड सर्किटहरूमा आत्मसात गर्न सम्भव बनाउँछ.

सब्सट्रेट निर्माणमा एक महत्त्वपूर्ण चरण धातुकरण हो– प्रवाहकीय तहहरूको आवेदन (सामान्यतया टंगस्टन, मोलिब्डेनम, वा तामा) बाक्लो-फिल्म मुद्रण जस्ता प्रक्रियाहरू मार्फत, पातलो-फिल्म स्पटरिंग, वा तामाको प्रत्यक्ष बन्धन (DBC).

DBC को लागि, तामा एल्युमिनियम फोइलहरू एक विनियमित वातावरणमा बढेको तापमान स्तरहरूमा AlN सतहहरूमा बाँधिएका हुन्छन्, उच्च-वर्तमान अनुप्रयोगहरूको लागि एक बलियो प्रयोगकर्ता इन्टरफेस आदर्श सिर्जना.

विभिन्न प्रविधिहरू जस्तै सक्रिय स्टील ब्रेजिङ (साथ) आसंजन र थर्मल थकावट प्रतिरोध बढाउन टाइटेनियम युक्त सोल्डरहरूको प्रयोग गर्नुहोस्, विशेष गरी बारम्बार पावर साइकलिंग अन्तर्गत.

सही इन्टरफेसियल डिजाइनले निश्चित कम थर्मल प्रतिरोध र अपरेटिङ उपकरणहरूमा उच्च मेकानिकल निर्भरता बनाउँछ।.

3. इलेक्ट्रोनिक उपकरणमा प्रदर्शन लाभहरू

3.1 पावर इलेक्ट्रोनिक्स मा थर्मल प्रशासन

IGBTs जस्ता उच्च-शक्ति अर्धचालक उपकरणहरू द्वारा सिर्जना गरिएको AlN सबस्ट्राटम मास्टर ह्यान्डलिंग ताप, MOSFETs, र विद्युतीय अटोमोबाइलहरूमा प्रयोग हुने आरएफ एम्पलीफायरहरू, नवीकरणीय स्रोत इन्भर्टरहरू, र टेलिकम फ्रेमवर्क.

भरपर्दो गर्मी निकासीले स्थानीय हटस्पटहरूलाई जोगाउँछ, थर्मल चिन्ता कम गर्दछ, र इलेक्ट्रोमाइग्रेसन र डेलेमिनेशन खतराहरू कम गरेर उपकरण जीवनकाल विस्तार गर्दछ.

परम्परागत Al ₂ O ₃ सब्सट्रेटहरूको तुलनामा, AlN ले यसको प्रिमियम थर्मल चालकताको कारणले सानो बन्डल आकार र उच्च पावर मोटाईको लागि सम्भव बनाउँछ।, विकासकर्ताहरूलाई अखण्डतामा सम्झौता नगरी प्रदर्शन सीमाहरू थिच्न अनुमति दिँदै.

एलईडी प्रकाश र लेजर डायोडमा, जहाँ जंक्शन तापमानले प्रभावकारिता र छाया स्थिरतालाई प्रत्यक्ष रूपमा प्रभाव पार्छ, AlN सबस्ट्राटमहरूले ल्युमिनेसेन्ट परिणाम र कार्यात्मक जीवन प्रत्याशामा पर्याप्त सुधार गर्दछ.

यसको थर्मल वृद्धि को गुणांक (CTE ≈ 4.5 ppm/K) साथै सिलिकनसँग मिल्दोजुल्दो छ (3.5– 4 ppm/K) र ग्यालियम नाइट्राइड (GaN, ~ 5.6 ppm/K), थर्मल बाइकिङको समयमा थर्मो-मेकानिकल तनाव कम गर्दै.

3.2 इलेक्ट्रिकल र मेकानिकल विश्वसनीयता

विगत थर्मल प्रदर्शन, AlN ले कम डाइलेक्ट्रिक हानि प्रयोग गर्दछ (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.

यसको हर्मेटिक प्रकृतिले ओसिलो प्रवेशबाट जोगाउँछ, ओसिलो सेटिङहरूमा बिग्रने जोखिमहरू हटाउँदै– जैविक सब्सट्रेटहरूमा एक आवश्यक लाभ.

यान्त्रिक रूपमा, AlN मा उच्च लचिलो कठोरता छ (300– 400 MPa) र दृढता (HV ≈ 1200), ह्यान्डलिङ भर लचिलोपन सुनिश्चित गर्दै, सभा, र फिल्ड प्रक्रिया.

यी विशेषताहरूले सामूहिक रूपमा सुधारिएको प्रणाली अखण्डतामा योगदान गर्दछ, असफलता दर कम, र मिशन-महत्वपूर्ण अनुप्रयोगहरूमा स्वामित्वको कम कुल लागत.

4. अनुप्रयोगहरू र भविष्यको प्राविधिक फ्रन्टियरहरू

4.1 औद्योगिक, अटोमोटिभ, र संरक्षण प्रणाली

AlN सिरेमिक सब्सट्रेटहरू हाल व्यावसायिक मोटर ड्राइभहरूको लागि उन्नत पावर मोड्युलहरूमा परम्परागत छन्, हावा र सौर इन्भर्टरहरू, र विद्युतीय र हाइब्रिड अटोमोबाइलहरूमा अनबोर्ड ब्याट्री चार्जरहरू.

एयरोस्पेस र रक्षा मा, तिनीहरूले राडार प्रणालीलाई कायम राख्छन्, डिजिटल युद्ध उपकरणहरू, र उपग्रह अन्तरक्रिया, जहाँ चरम समस्याहरू अन्तर्गत कार्यसम्पादन गर्न मिल्दैन.

क्लिनिकल इमेजिङ उपकरण, एक्स-रे जेनेरेटर र एमआरआई प्रणालीहरू समावेश, AlN को विकिरण प्रतिरोध र सिग्नल अखण्डताबाट पनि लाभ उठाउनुहोस्.

यातायात र ऊर्जा क्षेत्रहरूमा विद्युतीकरण फ्याडको गति बढ्दै जान्छ, AlN सब्सट्रेटहरूको माग बढ्दै गइरहेको छ, कम्प्याक्ट को आवश्यकता द्वारा संचालित, कुशल, र सम्मानित पावर इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू.

4.2 उत्पन्न संयोजन र दिगो विकास

भविष्यका आविष्कारहरू AlN लाई त्रि-आयामी उत्पादन प्याकेजिङ वास्तुकलाहरूमा एकीकृत गर्नमा केन्द्रित छन्।, निहित निष्क्रिय तत्वहरू, र विषम संयोजन प्रणालीहरू एकीकृत गर्ने Si, SiC, र GaN ग्याजेटहरू.

न्यानोस्ट्रक्चर्ड AlN चलचित्रहरू र एकल-क्रिस्टल सबस्ट्राटमहरूमा अनुसन्धानले शैक्षिक सीमाहरूमा थर्मल चालकता बढाउने लक्ष्य राख्छ। (> 300 W/(m · K)) अर्को पुस्ताको क्वान्टम र अप्टोइलेक्ट्रोनिक ग्याजेटहरूको लागि.

स्केलेबल पाउडर संश्लेषण मार्फत उत्पादन खर्च घटाउने प्रयास, जटिल सिरेमिक फ्रेमवर्क को additive निर्माण, र स्क्र्याप AlN को पुन: प्रयोगले स्थिरता बढाउन गति पाइरहेको छ.

यसबाहेक, परिमित तत्व विश्लेषण प्रयोग गरेर मोडेलिङ उपकरणहरू (FEA) र कृत्रिम बुद्धिमत्ता निश्चित थर्मल र विद्युतीय भारहरूको लागि सब्सट्रेट लेआउट बढाउन प्रयोग भइरहेको छ।.

निष्कर्षमा, हल्का वजन एल्युमिनियम नाइट्राइड सिरेमिक सब्सट्रेटहरू समकालीन इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा आधारशिला नवाचार प्रतिनिधित्व गर्दछ, बिजुली इन्सुलेशन र उत्कृष्ट थर्मल प्रसारण बीचको शून्यतालाई स्पष्ट रूपमा जोड्दै.

उच्च दक्षता अनुमति दिन तिनीहरूको भूमिका, उच्च-विश्वसनीय शक्ति प्रणालीहरूले डिजिटल र पावर आविष्कारहरूको आवर्ती विकासमा तिनीहरूको रणनीतिक मूल्यलाई जोड दिन्छ।.

5. आपूर्तिकर्ता

अक्टोबरमा स्थापित उन्नत सिरेमिक 17, 2012, अनुसन्धान र विकास गर्न प्रतिबद्ध उच्च-टेक उद्यम हो, उत्पादन, प्रशोधन, सिरेमिक सापेक्ष सामग्री र उत्पादनहरूको बिक्री र प्राविधिक सेवाहरू. हाम्रा उत्पादनहरूमा बोरोन कार्बाइड सिरेमिक उत्पादनहरू समावेश छन् तर सीमित छैनन्, बोरोन नाइट्राइड सिरेमिक उत्पादनहरू, सिलिकन कार्बाइड सिरेमिक उत्पादनहरू, सिलिकन नाइट्राइड सिरेमिक उत्पादनहरू, Zirconium डाइअक्साइड सिरेमिक उत्पादनहरू, आदि. यदि तपाइँ इच्छुक हुनुहुन्छ भने, कृपया हामीलाई सम्पर्क गर्न नहिचकिचाउनुहोस्.
ट्यागहरू: एल्युमिनियम नाइट्राइड सिरेमिक सब्सट्रेट्स, एल्युमिनियम नाइट्राइड सिरेमिक, एल्युमिनियम नाइट्राइड

सबै लेख र तस्बिरहरू इन्टरनेटबाट हुन्. यदि त्यहाँ कुनै प्रतिलिपि अधिकार मुद्दाहरू छन्, कृपया हामीलाई मेटाउन समय मा सम्पर्क गर्नुहोस्.

हामीलाई सोधपुछ गर्नुहोस्