Увод у керамику од алуминијум нитрида
Алуминијум нитрид мале тежине (АлН) је керамички производ високих перформанси који је стекао велико признање за своју изванредну топлотну проводљивост, електрична изолација, и механичко обезбеђење на повишеним температурама. Са хексагоналном кристалном структуром вурцита, АлН показује изразиту комбинацију својстава која га чине једним од најбољих производа подлоге за примену у електронским уређајима, оптоелектроника, енергетске компоненте, и окружења са високим температурама. Његов капацитет да ефикасно одводи топлоту уз одржавање изузетних подешавања диелектричне издржљивости АлН као врхунски избор за типичне керамичке подлоге као што су глиница и берилијум оксид. Овај текст истражује основне карактеристике керамике од алуминијум нитрида, разматра производне стратегије, и истиче његове кључне функције у напредним технолошким доменима.
(Алуминијум нитридна керамика)
Кристални оквир и основна карактеристика
Перформансе алуминијумског нитрида мале тежине као материјала супстрата у великој мери су диктиране његовим кристалним оквиром и урођеним физичким зградама. АлН преузима решетку типа вурцита која се састоји од наизменичних атома алуминијума и азота, што доприноси његовој високој топлотној проводљивости– типично превазилазећи 180 В/(м · К), уз постизање неких узорака високе чистоће 320 В/(м · К). Ова вредност знатно надмашује оне других уобичајених керамичких производа, укључујући глиницу (~ 24 В/(м · К) )и силицијум карбида (~ 90 В/(м · К)).
Поред својих термичких перформанси, АлН поседује широк појас од око 6.2 еВ, што резултира одличном електричном изолацијом домова чак и на врућинама. Додатно показује низак топлотни развој (ЦТЕ ≈ 4.5 × 10 ⁻⁶/ К), који пажљиво одговара оном силицијум и галијум арсенида, што га чини оптималним оделом за паковање полупроводничких гаџета. Надаље, АлН показује високу хемијску инертност и отпорност на растопљене метале, побољшавајући његову погодност за груба окружења. Ове мешовите карактеристике успостављају АлН као водећу перспективу за дигиталне супстрате велике снаге и системе са термичким управљањем.
Технологије производње и синтеровања
Израда висококвалитетних порцелана од алуминијум нитрида мале тежине захтева прецизну синтезу праха и методе синтеровања да би се постигле дебеле микроструктуре са минималним загађивачима. Због своје ковалентне природе везивања, АлН се не компримује брзо кроз стандардно синтеровање без притиска. Стога, помоћна средства за синтеровање као што је итријум оксид (ДВА О ШЕСТ), калцијум оксид (ЦаО), или аспекти ретких планета се обично додају да би се промовисало синтеровање течне фазе и побољшала дифузија границе зрна.
Процес производње обично почиње карботермалном редукцијом алуминијум оксида у азотном амбијенту за производњу АлН прахова. Ови прахови се затим дробе, формиране методама као што су ливење траке или бризгање, и синтеровани на температурама између 1700 ° Ц и 1900 ° Ц у окружењу богатом азотом. Топло пресовање или стимулисање синтеровања плазме (СПС) може додатно повећати густину и топлотну проводљивост смањењем порозности и промовисањем позиционирања зрна. Такође се истражују напредне технике адитивне производње за производњу АлН елемената сложеног облика са прилагођеним могућностима управљања топлотом.
Примена у електронском паковању производа и енергетским модулима
Једна од најуочљивијих употреба лаке керамике алуминијум нитрида је у електронском паковању, посебно за алате велике снаге као што су изоловани биполарни транзистори (ИГБТс), ласерске диоде, и супервисоке фреквенције (РФ) појачала. Како се дебљина снаге повећава у савременим електронским уређајима, ефективна дисипација топлоте постаје критична за осигурање поузданости и дугог века трајања. АлН подлоге нуде оптимално решење уградњом високе топлотне проводљивости са врхунском електричном изолацијом, спречавање кратких кругова и услова топлотног бекства.
Надаље, Равно лепљени бакар на бази АлН (ДБЦ) а енергичан метал лемљен (ВИТХ) подлоге се прогресивно користе у стиловима енергетских модула за електричне аутомобиле, претварачи обновљивих ресурса, и индустријских електромоторних погона. За разлику од конвенционалних супстрата од глинице или силицијум нитрида, АлН обезбеђује бржи пренос топлоте и далеко бољу компатибилност са коефицијентима термичког ширења силицијумских чипова, чиме се смањује механичка напетост и побољшава укупне перформансе система. Текућа истраживања имају за циљ да побољшају издржљивост везивања и методе метализације на површини АлН како би се проширио опсег његове примене.
Користи се у оптоелектронским и високотемпературним гаџетима
Осим електронског паковања производа, Порцелани од алуминијум нитрида играју важну улогу у оптоелектронским и високотемпературним апликацијама због своје транспарентности према ултраљубичастим (УВ) радијациона и термичка сигурност. АлН се обично користи као супстрат за дубоке УВ диоде које емитују светлост (ЛЕД диоде) и ласерске диоде, посебно у апликацијама које захтевају санитарне услове, сенсинг, и оптичку комуникацију. Његов широк појас и низак коефицијент апсорпције у УВ опсегу чине га погодним кандидатом за одржавање лагане тежине алуминијум-галијум нитрида (АлГаН)-засноване хетероструктуре.
Поред тога, АлН-ов капацитет да тачно функционише на нивоима температуре који премашују 1000 ° Ц чини га погодним за употребу у сензорима, термоелектрични генератори, и елементи изложени екстремним топлотним силама. На тржишту ваздухопловства и одбране, Планови сензорских јединица заснованих на АлН-у се користе у системима за надзор млазних мотора и уређајима за контролу високе температуре где би конвенционални производи сигурно покварили. Континуиране иновације у стратегијама таложења танког филма и епитаксијалног раста проширују могућност АлН у оптоелектронским системима следеће генерације и уграђеним системима на високим температурама.
( Алуминијум нитридна керамика)
Еколошка стабилност и дугорочни интегритет
Кључни фактор за било коју врсту материјала подлоге је његов трајни интегритет под оперативним напонима. Лагани алуминијум нитрид показује изузетну еколошку сигурност у поређењу са многим другим врстама керамике. Веома је отпоран на пропадање од киселина, алкалије, и растопљени челици, осигуравајући жилавост у агресивним хемијским окружењима. Међутим, АлН је склон хидролизи када је изложен влази на повишеним нивоима температуре, што може деградирати његову површину и смањити термичке перформансе.
За ублажавање овог проблема, сигурносне завршне обраде као што је силицијум нитрид (Си ₃ Н ₄), лагани алуминијум оксид, или слојеви за инкапсулацију на бази полимера се често стављају на побољшање отпорности на влагу. Надаље, Пажљиви приступи обезбеђивању и паковању производа примењују се током подешавања гаџета како би се одржала поштеност АлН супстрата током њиховог радног века. Како еколошка политика постаје много строжа, нетоксична природа АлН га додатно поставља као пожељну алтернативу берилијум оксиду, што представља ризик за здравље током читаве обраде и одлагања.
Пресуда
Лагана керамика од алуминијум нитрида представља класу иновативних производа који су јасно прилагођени растућим потребама за ефикасном топлотном администрацијом и електричном изолацијом у електронским и оптоелектронским системима високих перформанси. Њихова изузетна топлотна проводљивост, хемијска сигурност, и компатибилност са полупроводничким технологијама чини их једним од најпогоднијих материјала супстрата за различите примене– од модула за напајање возила до дубоких УВ ЛЕД диода и сензора високе температуре. Како производне иновације напредују, а приступачне производне технике расту, Очекује се да ће неговање АлН супстрата значајно порасти, подстичући иновације у дигиталним и фотонским уређајима следеће генерације.
Вендор
Адванцед Церамицс основан октобра 17, 2012, је високотехнолошко предузеће посвећено истраживању и развоју, производње, обрада, продаје и техничке услуге керамичких релативних материјала и производа. Наши производи укључују, али не ограничавајући се на керамичке производе од бор карбида, Керамички производи од бор нитрида, Керамички производи од силицијум карбида, Керамички производи од силицијум нитрида, Керамички производи од цирконијум диоксида, итд. Ако сте заинтересовани, слободно нас контактирајте.(нанотрун@иахоо.цом)
Ознаке: алуминијум нитридна керамика, алн алуминијум нитрида, алн алуминијум нитрид керамика
Сви чланци и слике су са интернета. Ако постоје проблеми са ауторским правима, контактирајте нас на време да обришете.
Питајте нас