1. Товарознавство та структурні властивості
1.1 Кристалічний каркас і хімічна стабільність
(Керамічні підкладки з нітриду алюмінію)
Нітрид алюмінію (AlN) це широкозонна напівпровідникова кераміка з гексагональною кристалічною структурою вюрциту, складається з обертових шарів легких атомів алюмінію та азоту, з’єднаних твердими ковалентними взаємодіями.
Ця міцна атомарна установка покращує AlN феноменальною термічною безпекою, збереження архітектурної цілісності до 2200 °C в інертному середовищі та стійкий до розкладання під час сильного термічного бікінга.
На відміну від глинозему (Аль два або три), AlN є хімічно інертним до розморожування сталі та кількох чутливих газів, що робить його ідеальним для суворих атмосфер, таких як камери обробки напівпровідників і високотемпературні нагрівачі.
Його висока стійкість до окислення– створюючи лише тонкий безпечний чотиришаровий Al₂O на площі поверхні під прямим впливом повітря– гарантує тривалу надійність без суттєвої деградації насипних будинків.
Крім того, AlN демонструє чудову електричну ізоляцію з питомим опором, що перевищує 10 ¹⁴ Ω · см і діелектрична міцність вище 30 кВ/мм, життєво важливий для застосування під високою напругою.
1.2 Теплопровідність і електронні характеристики
Однією з найбільш характерних особливостей нітриду алюмінію є його чудова теплопровідність, зазвичай змінюється від 140 до 180 W/(м · К )для промислових субстратів– закінчено 5 разів вище, ніж у глинозему (≈ 30 W/(м · К)).
Ця ефективність пояснюється низькою атомною масою азоту та алюмінію, інтегрований із проблемами міцного зв’язку та маргінального фактора, які забезпечують ефективний транспорт фононів через решітку.
Тим не менш, особливо шкодять домішки кисню; також слідові кількості (вище 100 ppm) заміна азотистих сайтів, створення легких алюмінієвих отворів і поширення фононів, таким чином різко знижується теплопровідність.
Порошки AlN високої чистоти, синтезовані за допомогою карботермічного зменшення або прямого азотування, необхідні для досягнення ідеального розсіювання тепла.
Незалежно від того, що є електроізолятором, П’єзоелектричні та піроелектричні властивості AlN роблять його корисним у датчиках та акустичних хвильових інструментах, в той час як його широка заборонена зона (~ 6.2 еВ) підтримує процедуру в потужних і високочастотних електронних системах.
2. Процедури будівництва та труднощі виробництва
( Керамічні підкладки з нітриду алюмінію)
2.1 Синтез порошків і методи спікання
Виробництво високоефективних субстратів AlN починається з синтезу ультратонкого, порошок високої чистоти, зазвичай здійснюється за допомогою таких реакцій, як Al ₂ O SIX + 3C + N ДВА → 2AlN + 3CO (карботермічне відновлення) або пряме азотування легкої алюмінієвої сталі: 2Ал + N ДВА → 2AlN.
Отриманий порошок потрібно дуже ретельно натерти та додати спікання, як Y TWO O FIVE, CaO, або рідкісні оксиди планети для сприяння ущільненню при температурах між ними 1700 ° C і 1900 °C в атмосфері азоту.
Ці інгредієнти створюють короткочасні рідкі фази, які посилюють дифузію між зернами, забезпечує повне ущільнення (> 99% теоретична товщина) одночасно зменшуючи забруднення киснем.
Відпал після спікання в середовищі, багатому вуглецем, може краще мінімізувати вміст кисню, позбувшись міжкристалічних оксидів, внаслідок цього відновлюється пікова теплопровідність.
Досягнення стабільної мікроструктури з контрольованим розміром зерна має вирішальне значення для збалансування механічної міцності, теплова ефективність, і технологічність.
2.2 Формування основи та металізація
При спеканні, Кераміка AlN проходить прецизійне шліфування та розбризкування відповідно до обмежених допусків на розміри, необхідних для упаковки електронних продуктів., часто до монотонності мікрометричного рівня.
Розточування наскрізного отвору, лазерне різання, і малюнок поверхні роблять можливим асиміляцію в багатошарових планах і схемах схрещування.
Важливим кроком у виробництві підкладки є металізація– нанесення струмопровідних шарів (зазвичай вольфрам, молібден, або мідь) за допомогою таких процесів, як товстоплівковий друк, тонкоплівкове напилення, або пряме склеювання міді (DBC).
Для DBC, мідна алюмінієва фольга зв’язується з поверхнями AlN при підвищених температурах у регульованому середовищі, створення потужного користувальницького інтерфейсу, ідеального для додатків із великим струмом.
Різні методи, такі як активна пайка сталі (З) використовуйте припої, що містять титан, для підвищення адгезії та стійкості до термічного виснаження, особливо під час повторних циклів живлення.
Правильна конструкція міжфазної конструкції забезпечує певний знижений термічний опір і високу механічну надійність в робочих пристроях.
3. Переваги продуктивності в електронному обладнанні
3.1 Термоуправління в силовій електроніці
Субстрати AlN справляються з теплом, створюваним потужними напівпровідниковими інструментами, такими як IGBT., MOSFET, і радіочастотні підсилювачі, що використовуються в електричних автомобілях, інвертори поновлюваних ресурсів, і телекомунікаційної системи.
Надійний відбір тепла дозволяє уникнути локальних гарячих точок, мінімізує термічне хвилювання, і продовжує термін служби інструменту, зменшуючи загрози електроміграції та розшарування.
Порівняно зі звичайними підкладками Al ₂ O ₃, AlN робить можливим менші розміри джгутів і більшу товщину завдяки своїй чудовій теплопровідності, дозволяючи розробникам перевищувати межі продуктивності без шкоди для цілісності.
У світлодіодному освітленні та лазерних діодах, де температура з'єднання безпосередньо впливає на ефективність і стабільність тіні, Субстрати AlN значно покращують люмінесцентний результат і функціональний термін служби.
Його коефіцієнт теплового зростання (КТР ≈ 4.5 ppm/K) додатково точно відповідає силіцію (3.5– 4 ppm/K) і нітрид галію (GaN, ~ 5.6 ppm/K), зниження термомеханічної напруги під час термобайку.
3.2 Електрична та механічна надійність
Минулі теплові характеристики, AlN використовує низькі діелектричні втрати (загар 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.
Його герметичність захищає від проникнення вологи, усунення ризиків погіршення у вологих умовах– істотна перевага перед органічними субстратами.
Механічно, AlN має високу міцність на вигин (300– 400 МПа) і солідність (HV ≈ 1200), забезпечення стійкості під час використання, збірка, і польова процедура.
Ці характеристики разом сприяють покращенню цілісності системи, знижений рівень відмов, і нижча загальна вартість володіння в критично важливих програмах.
4. Застосування та майбутні технологічні межі
4.1 Індустріальний, Автомобільний, та системи захисту
Керамічні підкладки AlN наразі є звичайними для сучасних силових модулів для комерційних моторних приводів, вітрові та сонячні інвертори, і бортові зарядні пристрої для електричних і гібридних автомобілів.
В аерокосмічній та оборонній сферах, вони підтримують радіолокаційні системи, пристрої цифрової війни, і супутникові взаємодії, де продуктивність за екстремальних проблем не підлягає обговоренню.
Обладнання для клінічної візуалізації, що складається з рентгенівських генераторів і систем МРТ, також виграють від радіаційної стійкості AlN і цілісності сигналу.
Оскільки електрифікація прискорюється в транспорті та енергетичній сфері, попит на підкладки AlN продовжує зростати, керований потребою компактності, ефективний, та авторитетні силові електронні пристрої.
4.2 Поєднання, що виникає, і тривалий розвиток
Майбутні інновації зосереджені на інтеграції AlN безпосередньо в тривимірну архітектуру упаковки продуктів, вкорінені пасивні елементи, і гетерогенні комбіновані системи, що інтегрують Si, SiC, і гаджети GaN.
Дослідження наноструктурованих плівок AlN і монокристалічних субстратів спрямовані на збільшення теплопровідності до академічних меж (> 300 W/(м · К)) для квантових та оптоелектронних гаджетів нового покоління.
Зусилля щодо зниження виробничих витрат за допомогою масштабованого синтезу порошку, адитивне виготовлення складних керамічних каркасів, і переробка брухту AlN набирають обертів для підвищення стійкості.
Крім того, моделювання пристроїв за допомогою кінцево-елементного аналізу (ЗЕД) і штучний інтелект використовуються для покращення макета підкладки для певних теплових і електричних навантажень.
На закінчення, легкі керамічні підкладки з нітриду алюмінію представляють наріжну інновацію в сучасних електронних пристроях, чітко поєднує порожнечу між електричною ізоляцією та чудовою теплопередачею.
Їх роль у забезпеченні високої ефективності, високонадійні системи живлення підкреслюють їх тактичну цінність у постійній еволюції цифрових та енергетичних інновацій.
5. Постачальник
Компанія Advanced Ceramics була заснована в жовтні 17, 2012, це високотехнологічне підприємство, яке займається дослідженнями та розробками, виробництва, обробки, продаж і технічне обслуговування керамічних матеріалів і виробів. Наша продукція включає, але не обмежується керамічними виробами з карбіду бору, Керамічні вироби з нітриду бору, Керамічні вироби з карбіду кремнію, Керамічні вироби з нітриду кремнію, Керамічні вироби з діоксиду цирконію, тощо. Якщо вам цікаво, будь ласка, не соромтеся зв'язатися з нами.
Теги: Керамічні підкладки з нітриду алюмінію, кераміка з нітриду алюмінію, aln нітрид алюмінію
Всі статті та фотографії взяті з Інтернету. Якщо є проблеми з авторським правом, будь ласка, зв'яжіться з нами вчасно, щоб видалити.
Зверніться до нас