ඇලුමිනියම් නයිට්රයිඩ් සෙරමික් උපස්ථර: සුපිරි තාප කළමනාකරණ ඇලුමිනියම් නයිට්‍රයිඩ් සෙරමික් හරහා අධි බල ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ සක්‍රීය කිරීම

1. නිෂ්පාදන විද්‍යාව සහ ව්‍යුහාත්මක ගුණාංග

1.1 ස්ඵටික රාමුව සහ රසායනික ස්ථායීතාවය

(ඇලුමිනියම් නයිට්රයිඩ් සෙරමික් උපස්ථර)

ඇලුමිනියම් නයිට්රයිඩ් (AlN) ෂඩාස්රාකාර වර්ට්සයිට් ස්ඵටික ව්‍යුහයක් සහිත පුළුල් කලාප ගැප් අර්ධ සන්නායක සෙරමික් වේ, ඝන සහසංයුජ අන්තර්ක්‍රියා හරහා බන්ධනය වූ සැහැල්ලු බර ඇලුමිනියම් සහ නයිට්‍රජන් පරමාණුවල භ්‍රමණය වන ස්ථර වලින් සමන්විත වේ.

මෙම කල් පවතින පරමාණුක සැකසුම අතිවිශිෂ්ට තාප ආරක්ෂාවක් සමඟ AlN වැඩි දියුණු කරයි, දක්වා වාස්තු විද්‍යාත්මක අඛණ්ඩතාව පවත්වා ගැනීම 2200 ° C නිෂ්ක්‍රීය පරිසරයක සහ දැඩි තාප බයිසිකල් පැදීම යටතේ වියෝජනයට ප්‍රතිරෝධී වේ.

ඇලුමිනා මෙන් නොව (අල් දෙක O තුන), වානේ සහ ප්‍රතිචාරාත්මක වායූන් කිහිපයක් දියවීමට AlN රසායනිකව නිෂ්ක්‍රීය වේ, අර්ධ සන්නායක සැකසුම් කුටි සහ අධි-උෂ්ණත්ව හීටර් වැනි දැඩි වායුගෝලයන් සඳහා එය වඩාත් සුදුසු වේ.

ඔක්සිකරණයට එහි ඉහළ ප්රතිරෝධය– වාතයට සෘජුව නිරාවරණය වන විට මතුපිට ප්‍රදේශයේ සිහින් ආරක්‍ෂිත Al ₂ O ස්ථර හතරක් සංවර්ධනය කිරීම– තොග නිවාසවල සැලකිය යුතු පිරිහීමකින් තොරව කල් පවතින විශ්වසනීයත්වය සහතික කරයි.

තව ද, AlN ප්‍රතිරෝධය ඉක්මවන විශිෂ්ට විදුලි පරිවාරකයක් පෙන්වයි 10 ¹⁴ Ω · cm සහ ඉහත පාර විද්‍යුත් තද බව 30 kV/මි.මී, අධි වෝල්ටීයතා යෙදුම් සඳහා වැදගත් වේ.

1.2 තාප සන්නායකතාවය සහ ඉලෙක්ට්රොනික ලක්ෂණ

ඇලුමිනියම් නයිට්‍රයිඩ් වල වඩාත් කැපී පෙනෙන ලක්ෂණයක් වන්නේ එහි ඉහළ තාප සන්නායකතාවයයි., සාමාන්යයෙන් වෙනස් වේ 140 දක්වා 180 W/(m · කේ )වාණිජ මට්ටමේ උපස්ථර සඳහා– ඉවරයි 5 ඇලුමිනා වලට වඩා ගුණයකින් වැඩි ය (≈ 30 W/(m · කේ)).

මෙම කාර්යක්ෂමතාවය නයිට්‍රජන් සහ ඇලුමිනියම්වල අඩු පරමාණුක ස්කන්ධයෙන් පැන නගී, ශක්තිමත් බන්ධන සහ ආන්තික සාධක ගැටළු සමඟ ඒකාබද්ධ වේ, දැලිස් වැඩ හරහා කාර්යක්ෂම ෆොනෝන් ප්‍රවාහනයට අවසර දෙන.

කෙසේ වෙතත්, ඔක්සිජන් අපද්රව්ය විශේෂයෙන් හානිකර වේ; ප්‍රමාණ ද සොයා බලන්න (ඉහත 100 ppm) නයිට්‍රජන් ස්ථාන සඳහා ප්‍රතිස්ථාපනය, සැහැල්ලු ඇලුමිනියම් විවරයන් නිෂ්පාදනය කිරීම සහ ෆොනෝන් පැතිරීම, එමගින් තාප සන්නායකතාවය නාටකාකාර ලෙස අඩු කරයි.

කාබෝතර්මාල් අඩුවීම හෝ සෘජු නයිට්‍රීකරණය මගින් සංස්ලේෂණය කරන ලද අධි-පිරිසිදු AlN කුඩු පරිපූර්ණ උණුසුම විසර්ජනය ලබා ගැනීම සඳහා අවශ්‍ය වේ..

විදුලි පරිවාරකයක් කුමක් වුවත්, AlN හි piezoelectric සහ pyroelectric ගුණ එය සංවේදී ඒකක සහ ධ්වනි තරංග මෙවලම් සඳහා ප්‍රයෝජනවත් කරයි., එහි පුළුල් කලාප පරතරය තිබියදී (~ 6.2 eV) අධි බලැති සහ අධි-සංඛ්‍යාත ඉලෙක්ට්‍රොනික පද්ධතිවල ක්‍රියාපටිපාටිය පවත්වාගෙන යයි.

2. ඉදිකිරීම් ක්රියා පටිපාටි සහ නිෂ්පාදන දුෂ්කරතා

( ඇලුමිනියම් නයිට්රයිඩ් සෙරමික් උපස්ථර)

2.1 කුඩු සංශ්ලේෂණය සහ සින්ටර් කිරීමේ තාක්ෂණය

ඉහළ කාර්ය සාධනයක් සහිත AlN උපස්ථර නිපදවීම ආරම්භ වන්නේ අතිශය සියුම් සංශ්ලේෂණයෙනි., ඉහළ පිරිසිදු කුඩු, Al ₂ O SIX වැනි ප්‍රතික්‍රියා හරහා සාමාන්‍යයෙන් ඉටු වේ + 3සී + N TWO → 2AlN + 3CO (කාබෝතර්මාල් අඩු කිරීම) හෝ සැහැල්ලු බර ඇලුමිනියම් වානේ සෘජු නයිට්රීකරණය: 2අල් + N TWO → 2AlN.

එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ලැබෙන කුඩු ඉතා පරිස්සමින් ගාන ලද අතර Y TWO O FIVE වැනි සින්ටර් කිරීමේ ආධාරයෙන් මාත්‍රණය කළ යුතුය, CaO, හෝ දුර්ලභ ග්රහලෝක ඔක්සයිඩ් අතර උෂ්ණත්වයේ දී ඝනත්වය ප්රවර්ධනය කිරීම 1700 ° C සහ 1900 නයිට්රජන් වායුගෝලය යටතේ ° C.

මෙම අමුද්‍රව්‍ය ධාන්ය මායිම් ව්‍යාප්තිය වැඩි දියුණු කරන කෙටි කාලීන ද්‍රව අවධි නිර්මාණය කරයි, සම්පූර්ණ ඝනත්වය සක්රීය කිරීම (> 99% න්යායික ඝණකම) ඔක්සිජන් දූෂණය අඩු කරන අතරතුර.

කාබන්-පොහොසත් පරිසරවල පශ්චාත්-සින්ටර් ඇනීලින් අන්තර් කැටිති ඔක්සයිඩ ඉවත් කිරීමෙන් ඔක්සිජන් වෙබ් අන්තර්ගතය වඩා හොඳින් අවම කළ හැකිය., එහි ප්රතිඵලයක් වශයෙන් උපරිම තාප සන්නායකතාවය ප්රතිසාධනය කිරීම.

යාන්ත්‍රික දෘඪතාව සමතුලිත කිරීම සඳහා පාලිත ධාන්‍ය ප්‍රමාණය සහිත ස්ථාවර ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහයක් ලබා ගැනීම ඉතා වැදගත් වේ., තාප කාර්යක්ෂමතාව, සහ නිෂ්පාදන හැකියාව.

2.2 උපස්ථරය සෑදීම සහ ලෝහකරණය

සින්ටර් කළ විට, AlN සෙරමික් නිරවද්‍ය-බිම් සහ ඉලෙක්ට්‍රොනික නිෂ්පාදන ඇසුරුම් සඳහා අවශ්‍ය සීමිත මාන ඉවසීම් සපුරාලීම සඳහා විසිරී ඇත., නිතර මයික්‍රොමීටර මට්ටමේ ඒකාකාරී බව දක්වා.

කුහරය හරහා කම්මැලි වීම, ලේසර් කැපීම, සහ මතුපිට රටාව බහු ස්ථර සැලසුම් සහ හරස් අභිජනන පරිපථවලට උකහා ගැනීමට හැකි වේ.

උපස්ථර නිෂ්පාදනයේ වැදගත් පියවරක් වන්නේ ලෝහකරණයයි– සන්නායක ස්ථර යෙදීම (සාමාන්යයෙන් ටංස්ටන්, molybdenum, හෝ තඹ) ඝන චිත්‍රපට මුද්‍රණය වැනි ක්‍රියාවලි මගින්, තුනී පටල ස්පුටර් කිරීම, හෝ තඹ සෘජු බන්ධනය (DBC).

DBC සඳහා, තඹ ඇලුමිනියම් තීරු නියාමනය කරන ලද පරිසරයක ඉහළ උෂ්ණත්ව මට්ටම්වලදී AlN මතුපිටට බැඳී ඇත., අධි-ධාරා යෙදුම් සඳහා ශක්තිමත් පරිශීලක අතුරු මුහුණතක් නිර්මාණය කිරීම.

ක්රියාකාරී වානේ brazing වැනි විවිධ තාක්ෂණික ක්රම (සමඟ) ටයිටේනියම් අඩංගු සොල්දාදුවන් ඇලවීම සහ තාප වෙහෙසට ඔරොත්තු දීම සඳහා භාවිතා කරන්න, විශේෂයෙන්ම නැවත නැවත බල බයිසිකල් පැදීම යටතේ.

නිවැරදි අතුරුමුහුණත් සැලසුම මඟින් මෙහෙයුම් උපාංගවල තාප ප්‍රතිරෝධය සහ ඉහළ යාන්ත්‍රික විශ්වසනීයත්වය අඩු කරයි.

3. ඉලෙක්ට්රොනික උපකරණවල කාර්ය සාධන වාසි

3.1 බලශක්ති ඉලෙක්ට්රොනික විද්යාවෙහි තාප පරිපාලනය

AlN උපස්ථර IGBT වැනි අධි බලැති අර්ධ සන්නායක මෙවලම් මගින් නිර්මාණය කරන ලද තාපය හැසිරවීමේ ප්‍රධාන වේ, MOSFETs, සහ විදුලි මෝටර් රථවල භාවිතා කරන RF ඇම්ප්ලිෆයර්, පුනර්ජනනීය සම්පත් ඉන්වර්ටර්, සහ ටෙලිකොම් රාමුව.

විශ්වාසනීය තාප නිස්සාරණය දේශීය උණුසුම් ස්ථාන වළක්වයි, තාප කාංසාව අවම කරයි, සහ විද්‍යුත් විච්ඡේදනය සහ ඩිලමිනේෂන් තර්ජන සමනය කිරීමෙන් මෙවලම් ආයු කාලය දීර්ඝ කරයි.

සාම්ප්‍රදායික Al ₂ O ₃ උපස්ථර හා සසඳන විට, AlN එහි වාරික තාප සන්නායකතාවය හේතුවෙන් කුඩා මිටි ප්‍රමාණයන් සහ ඉහළ බල ඝණත්වය සඳහා හැකි වේ, සංවර්ධකයින්ට අඛණ්ඩතාවයට බාධා නොකර කාර්ය සාධන සීමාවන් එබීමට අවසර දීම.

LED ආලෝකය සහ ලේසර් ඩයෝඩ වල, හන්දි උෂ්ණත්වය සෘජුවම ඵලදායීතාවයට සහ සෙවන ස්ථාවරත්වයට බලපායි, AlN උපස්ථර මගින් දීප්තිමත් ප්‍රතිඵල සහ ක්‍රියාකාරී ආයු අපේක්ෂාව සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි දියුණු කරයි.

එහි තාප වර්ධනයේ සංගුණකය (CTE ≈ 4.5 ppm/K) අතිරේකව සිලිකන් සමඟ සමීපව ගැලපේ (3.5– 4 ppm/K) සහ ගැලියම් නයිට්රයිඩ් (GaN, ~ 5.6 ppm/K), තාප බයිසිකල් පැදීමේදී තාප යාන්ත්රික ආතතිය අඩු කිරීම.

3.2 විද්යුත් හා යාන්ත්රික විශ්වසනීයත්වය

අතීත තාප කාර්ය සාධනය, AlN අඩු පාර විද්යුත් හානියක් භාවිතා කරයි (ටැන් 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.

එහි හර්මෙටික් ස්වභාවය තෙතමනය ඇතුල් වීමෙන් ආරක්ෂා කරයි, තෙත් සැකසුම් තුළ නරක් වීමේ අවදානම ඉවත් කිරීම– කාබනික උපස්ථරවලට වඩා අත්‍යවශ්‍ය ප්‍රතිලාභයකි.

යාන්ත්රිකව, AlN සතුව ඉහළ නම්‍යශීලී දෘඪතාවක් ඇත (300– 400 MPa) සහ ඝනත්වය (HV ≈ 1200), හැසිරවීම පුරාම ඔරොත්තු දීමේ හැකියාව සහතික කිරීම, එකලස් කිරීම, සහ ක්ෂේත්ර ක්රියා පටිපාටිය.

මෙම ලක්ෂණ සාමූහිකව වැඩිදියුණු කළ පද්ධතියේ අඛණ්ඩතාව සඳහා දායක වේ, අසාර්ථක අනුපාත අඩු කළා, සහ මෙහෙවර තීරණාත්මක යෙදුම්වල සන්තකයේ අඩු සම්පූර්ණ පිරිවැය.

4. යෙදුම් සහ අනාගත තාක්ෂණික මායිම්

4.1 කාර්මික, වාහන, සහ ආරක්ෂණ පද්ධති

AlN සෙරමික් උපස්ථර දැනට වාණිජ මෝටර් ඩ්‍රයිව් සඳහා උසස් බල මොඩියුලවල සාම්ප්‍රදායික වේ, සුළං සහ සූර්ය ඉන්වර්ටර්, සහ විදුලි සහ දෙමුහුන් මෝටර් රථවල බැටරි චාජර්.

අභ්‍යවකාශ සහ ආරක්‍ෂාව තුළ, ඔවුන් රේඩාර් පද්ධති පවත්වාගෙන යයි, ඩිජිටල් යුද උපකරණ, සහ චන්ද්‍රිකා අන්තර්ක්‍රියා, ආන්තික ගැටළු යටතේ කාර්ය සාධනය සාකච්ඡා කළ නොහැකි ය.

සායනික රූපකරණ උපකරණ, X-ray ජනක යන්ත්ර සහ MRI පද්ධති වලින් සමන්විත වේ, AlN හි විකිරණ ප්‍රතිරෝධය සහ සංඥා අඛණ්ඩතාවයෙන් ද ලබා ගනී.

ප්‍රවාහන හා බලශක්ති ක්ෂේත්‍ර පුරා විද්‍යුත්කරණය මැකී යන බැවින්, AlN උපස්ථර සඳහා ඉල්ලුම දිගටම වර්ධනය වේ, සංයුක්ත අවශ්යතාව මගින් මෙහෙයවනු ලැබේ, කාර්යක්ෂම, සහ පිළිගත් බලශක්ති ඉලෙක්ට්රොනික උපාංග.

4.2 නැගී එන සංයෝජනය සහ කල්පවත්නා සංවර්ධනය

අනාගත නවෝත්පාදනයන් අවධානය යොමු කරන්නේ AlN අයිතිය ත්‍රිමාණ නිෂ්පාදන ඇසුරුම්කරණ ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පයට ඒකාබද්ධ කිරීමයි., මුල් බැසගත් නිෂ්ක්‍රීය මූලද්‍රව්‍ය, සහ විෂමජාතීය සංයෝජන පද්ධති ඒකාබද්ධ කරන Si, SiC, සහ GaN උපකරණ.

නැනෝ ව්‍යුහගත AlN චිත්‍රපට සහ තනි-ස්ඵටික උපස්ථර පිළිබඳ පර්යේෂණ අධ්‍යයන සීමාවන් කරා තාප සන්නායකතාව වැඩි කිරීම අරමුණු කරයි. (> 300 W/(m · කේ)) ඊළඟ පරම්පරාවේ ක්වොන්ටම් සහ ඔප්ටෝ ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ සඳහා.

පරිමාණය කළ හැකි කුඩු සංස්ලේෂණය හරහා නිෂ්පාදන වියදම් අඩු කිරීමට උත්සාහ කිරීම, සංකීර්ණ සෙරමික් රාමු වල ආකලන නිෂ්පාදනය, සහ තිරසාර බව ඉහළ නැංවීම සඳහා පරණ AlN ප්‍රතිචක්‍රීකරණය වේගවත් වෙමින් පවතී.

තව ද, පරිමිත මූලද්‍රව්‍ය විශ්ලේෂණය භාවිතයෙන් උපාංග ආකෘති නිර්මාණය කිරීම (FEA) සමහර තාප සහ විදුලි බර සඳහා උපස්ථර පිරිසැලසුම වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා කෘතිම බුද්ධිය භාවිතා කරනු ලැබේ.

අවසන් තීරණයේ දී, සැහැල්ලු බර ඇලුමිනියම් නයිට්‍රයිඩ් සෙරමික් උපස්ථර සමකාලීන ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංගවල මූලික නවෝත්පාදනයක් නියෝජනය කරයි, විද්‍යුත් පරිවාරක සහ කැපී පෙනෙන තාප සම්ප්‍රේෂණය අතර හිස්බව පැහැදිලිව සම්බන්ධ කරයි.

ඉහළ කාර්යක්ෂමතාවයක් ලබා දීම සඳහා ඔවුන්ගේ කාර්යභාරය, අධි-විශ්වාසනීය බලශක්ති පද්ධති ඩිජිටල් සහ බලශක්ති නවෝත්පාදනවල පුනරාවර්තන පරිණාමය තුළ ඔවුන්ගේ උපායික වටිනාකම අවධාරණය කරයි.

5. සැපයුම්කරු

උසස් සෙරමික් ඔක්තෝබර් ආරම්භ කරන ලදී 17, 2012, යනු පර්යේෂණ සහ සංවර්ධනය සඳහා කැපවී සිටින අධි තාක්‍ෂණික ව්‍යවසායයකි, නිෂ්පාදනය, සැකසීම, සෙරමික් සාපේක්ෂ ද්රව්ය සහ නිෂ්පාදනවල විකුණුම් සහ තාක්ෂණික සේවා. අපගේ නිෂ්පාදනවලට Boron Carbide සෙරමික් නිෂ්පාදන ඇතුළත් නමුත් ඒවාට සීමා නොවේ, බෝරෝන් නයිට්රයිඩ් සෙරමික් නිෂ්පාදන, සිලිකන් කාබයිඩ් සෙරමික් නිෂ්පාදන, සිලිකන් නයිට්රයිඩ් සෙරමික් නිෂ්පාදන, සර්කෝනියම් ඩයොක්සයිඩ් සෙරමික් නිෂ්පාදන, ආදිය. ඔබ උනන්දු නම්, කරුණාකර අප හා සම්බන්ධ වීමට නිදහස් වන්න.
ටැග්: ඇලුමිනියම් නයිට්රයිඩ් සෙරමික් උපස්ථර, ඇලුමිනියම් නයිට්රයිඩ් සෙරමික්, ඇල්න් ඇලුමිනියම් නයිට්රයිඩ්

සියලුම ලිපි සහ පින්තූර අන්තර්ජාලයෙනි. ප්‍රකාශන හිමිකම් ගැටළු තිබේ නම්, කරුණාකර මකා දැමීමට නියමිත වේලාවට අප හා සම්බන්ධ වන්න.

අපෙන් විමසන්න