ایلومینیم نائٹرائڈ سیرامک ​​سبسٹریٹس: اعلیٰ تھرمل مینجمنٹ ایلومینیم نائٹرائڈ سیرامک ​​کے ذریعے ہائی پاور الیکٹرانکس کو فعال کرنا

1. پروڈکٹ سائنس اور ساختی خواص

1.1 کرسٹل فریم ورک اور کیمیائی استحکام

(ایلومینیم نائٹرائڈ سیرامک ​​سبسٹریٹس)

ایلومینیم نائٹرائڈ (ال این) ہیکساگونل ورٹزائٹ کرسٹل ڈھانچہ کے ساتھ ایک وسیع بینڈ گیپ سیمی کنڈکٹر سیرامک ​​ہے, ہلکے وزن کے ایلومینیم اور نائٹروجن ایٹموں کی گھومتی ہوئی تہوں پر مشتمل ہے جو ٹھوس ہم آہنگی کے تعامل کے ذریعے بندھے ہوئے ہیں.

یہ پائیدار ایٹم سیٹ اپ غیر معمولی تھرمل سیکورٹی کے ساتھ AlN کو بڑھاتا ہے۔, تعمیراتی سالمیت کو برقرار رکھنا 2200 غیر فعال ماحول میں ° C اور شدید تھرمل بائیک کے تحت سڑنے کے خلاف مزاحمت.

ایلومینا کے برعکس (ال دو تین), AlN کیمیاوی طور پر اسٹیل اور کئی ردعمل والی گیسوں کو پگھلانے کے لیے غیر فعال ہے۔, اسے شدید ماحول جیسے سیمی کنڈکٹر پروسیسنگ چیمبرز اور ہائی ٹمپریچر ہیٹر کے لیے مثالی بنانا.

آکسیکرن کے لئے اس کی اعلی مزاحمت– ہوا کے براہ راست نمائش پر سطح کے علاقے میں صرف ایک پتلی سیفٹی Al ₂ O چار تہہ تیار کرنا– بلک گھروں کے نمایاں انحطاط کے بغیر دیرپا انحصار کی ضمانت دیتا ہے۔.

مزید برآں, AlN مزاحمتی صلاحیت سے زیادہ کے ساتھ شاندار برقی موصلیت دکھاتا ہے۔ 10 ¹⁴ Ω · سینٹی میٹر اور اوپر ایک ڈائی الیکٹرک سختی 30 kV/mm, ہائی وولٹیج ایپلی کیشنز کے لیے ضروری ہے۔.

1.2 تھرمل چالکتا اور الیکٹرانک خصوصیات

ایلومینیم نائٹرائڈ کی سب سے زیادہ مخصوص خصوصیت اس کی اعلی تھرمل چالکتا ہے۔, عام طور پر سے مختلف 140 کو 180 W/(m · K )تجارتی درجے کے ذیلی ڈھانچے کے لیے– ختم 5 ایلومینا سے کئی گنا زیادہ (≈ 30 W/(m · K)).

یہ کارکردگی نائٹروجن اور ایلومینیم کے کم جوہری ماس سے پیدا ہوتی ہے۔, مضبوط تعلقات اور معمولی عنصر کے مسائل کے ساتھ مربوط, جو جالیوں کے ذریعے موثر فونون کی نقل و حمل کی اجازت دیتا ہے۔.

بہر حال, آکسیجن کی نجاست خاص طور پر نقصان دہ ہے۔; مقدار کا بھی پتہ لگائیں۔ (اوپر 100 پی پی ایم) نائٹروجن سائٹس کا متبادل, ہلکے وزن کے ایلومینیم کے سوراخوں کی پیداوار اور فونون پھیلانا, اس طرح تھرمل چالکتا کو ڈرامائی طور پر کم کرتا ہے۔.

مثالی گرمی کی کھپت کو حاصل کرنے کے لیے کاربوتھرمل کمی یا براہ راست نائٹرائیڈیشن کے ذریعے ترکیب شدہ اعلیٰ پاکیزگی والے AlN پاؤڈرز ضروری ہیں۔.

بجلی کے موصل ہونے سے قطع نظر, AlN کی پیزو الیکٹرک اور پائرو الیکٹرک خصوصیات اسے سینسنگ یونٹس اور صوتی لہر کے اوزار میں فائدہ مند بناتی ہیں۔, جبکہ اس کا وسیع بینڈ گیپ (~ 6.2 eV) اعلی طاقت اور اعلی تعدد الیکٹرانک نظاموں میں طریقہ کار کو برقرار رکھتا ہے۔.

2. تعمیراتی طریقہ کار اور پیداوار کی مشکلات

( ایلومینیم نائٹرائڈ سیرامک ​​سبسٹریٹس)

2.1 پاؤڈر کی ترکیب اور سنٹرنگ تکنیک

الٹرا فائن کی ترکیب کے ساتھ اعلی کارکردگی والے AlN سبسٹریٹمز کی تیاری شروع ہوتی ہے۔, اعلی طہارت پاؤڈر, عام طور پر رد عمل جیسے کہ Al ₂ O SIX کے ذریعے پورا ہوتا ہے۔ + 3سی + N TWO → 2AlN + 3CO (کاربوتھرمل کمی) یا ہلکے وزن کے ایلومینیم سٹیل کی سیدھی نائٹریٹیشن: 2ال + N TWO → 2AlN.

نتیجے میں پاؤڈر کو بہت احتیاط سے پیسنا پڑتا ہے اور Y TWO O FIVE کی طرح سنٹرنگ مدد سے ڈوپ کرنا پڑتا ہے۔, CaO, یا درمیان میں درجہ حرارت پر کثافت کو فروغ دینے کے لیے نایاب سیارے کے آکسائیڈز 1700 ° C اور 1900 ° C نائٹروجن ماحول کے تحت.

یہ اجزاء قلیل مدتی مائع مراحل بناتے ہیں جو اناج کی حد کے پھیلاؤ کو بڑھاتے ہیں۔, مکمل کثافت کو چالو کرنا (> 99% نظریاتی موٹائی) آکسیجن کی آلودگی کو کم کرتے ہوئے.

کاربن سے بھرپور ماحول میں پوسٹ سنٹرنگ اینیلنگ انٹر گرانولر آکسائڈز سے چھٹکارا حاصل کرکے آکسیجن ویب مواد کو بہتر طریقے سے کم کر سکتی ہے۔, اس کے نتیجے میں چوٹی تھرمل چالکتا کی وصولی.

مکینیکل سختی کو متوازن کرنے کے لیے کنٹرول شدہ اناج کے طول و عرض کے ساتھ مستقل مائیکرو اسٹرکچر کا حصول بہت ضروری ہے۔, تھرمل کارکردگی, اور پیداواری صلاحیت.

2.2 سبسٹریٹم کی تشکیل اور دھات کاری

جب sintered, ایل این سیرامکس عین مطابق ہیں اور الیکٹرانک مصنوعات کی پیکیجنگ کے لیے درکار محدود جہتی رواداری کو پورا کرنے کے لیے چھڑک گئے ہیں۔, اکثر مائیکرو میٹر سطح کی یکجہتی تک.

تھو ہول بورنگ, لیزر کاٹنے, اور سطح کا نمونہ ملٹی لیئر پلانز اور کراس بریڈ سرکٹس میں انضمام کو ممکن بناتا ہے۔.

سبسٹریٹ کی تیاری میں ایک اہم قدم میٹالائزیشن ہے۔– conductive تہوں کی درخواست (عام طور پر ٹنگسٹن, molybdenum, یا تانبا) موٹی فلم پرنٹنگ جیسے عمل کے ذریعے, پتلی فلم کی پھڑکنا, یا تانبے کا براہ راست تعلق (ڈی بی سی).

ڈی بی سی کے لیے, تانبے کے ایلومینیم فوائلز ایک ریگولیٹڈ ماحول میں بڑھے ہوئے درجہ حرارت کی سطحوں پر AlN سطحوں سے جڑے ہوتے ہیں۔, اعلی موجودہ ایپلی کیشنز کے لیے ایک مضبوط یوزر انٹرفیس مثالی بنانا.

مختلف تکنیکیں جیسے فعال اسٹیل بریزنگ (کے ساتھ) آسنجن اور تھرمل تھکن مزاحمت کو بڑھانے کے لیے ٹائٹینیم پر مشتمل سولڈر کا استعمال کریں, خاص طور پر بار بار پاور سائیکلنگ کے تحت.

درست انٹرفیشل ڈیزائن آپریٹنگ ڈیوائسز میں تھرمل مزاحمت اور اعلی مکینیکل انحصار کو کم کرتا ہے۔.

3. الیکٹرانک آلات میں کارکردگی کے فوائد

3.1 پاور الیکٹرانکس میں تھرمل ایڈمنسٹریشن

ایل این سبسٹریٹمز ہائی پاور سیمی کنڈکٹر ٹولز جیسے آئی جی بی ٹی کے ذریعہ تیار کردہ ہیٹ ہینڈلنگ ماسٹر, MOSFETs, اور الیکٹریکل آٹوموبائل میں استعمال ہونے والے RF یمپلیفائر, قابل تجدید وسائل inverters, اور ٹیلی کام فریم ورک.

قابل اعتماد گرمی نکالنے سے مقامی ہاٹ سپاٹ سے بچتا ہے۔, حرارتی اضطراب کو کم کرتا ہے۔, اور الیکٹرومیگریشن اور ڈیلامینیشن کے خطرات کو کم کرکے آلے کی زندگی کو بڑھاتا ہے۔.

روایتی Al ₂ O ₃ سبسٹریٹس کے مقابلے, AlN اپنی پریمیم تھرمل چالکتا کی وجہ سے چھوٹے بنڈل سائز اور زیادہ پاور موٹائی کو ممکن بناتا ہے۔, ڈیولپرز کو سالمیت پر سمجھوتہ کیے بغیر کارکردگی کی حدود کو دبانے کی اجازت دینا.

ایل ای ڈی لائٹنگ اور لیزر ڈایڈس میں, جہاں جنکشن کا درجہ حرارت تاثیر اور سایہ کے استحکام کو براہ راست متاثر کرتا ہے۔, AlN سبسٹریٹمز چمکدار نتیجہ اور فعال زندگی کی توقع کو کافی حد تک بہتر بناتے ہیں۔.

اس کا تھرمل نمو کا گتانک (CTE ≈ 4.5 ppm/K) اس کے علاوہ سلکان کے ساتھ قریب سے میل کھاتا ہے۔ (3.5– 4 ppm/K) اور گیلیم نائٹرائڈ (GaN, ~ 5.6 ppm/K), تھرمل بائیک کے دوران تھرمو مکینیکل تناؤ کو کم کرنا.

3.2 الیکٹریکل اور مکینیکل قابل اعتماد

ماضی کی تھرمل کارکردگی, AlN کم ڈائی الیکٹرک نقصان کا استعمال کرتا ہے۔ (ٹین 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.

اس کی ہرمیٹک فطرت گیلے پن کے داخل ہونے سے بچاتی ہے۔, نم ماحول میں بگاڑ کے خطرات کو دور کرنا– نامیاتی سبسٹریٹس پر ایک ضروری فائدہ.

مشینی طور پر, AlN اعلی لچکدار سختی رکھتا ہے۔ (300– 400 ایم پی اے) اور استحکام (HV ≈ 1200), ہینڈلنگ کے دوران لچک کو یقینی بنانا, اسمبلی, اور فیلڈ کا طریقہ کار.

یہ خصوصیات اجتماعی طور پر نظام کی سالمیت کو بہتر بنانے میں معاون ہیں۔, ناکامی کی شرح کو کم کیا, اور مشن کی اہم درخواستوں میں قبضے کی کم قیمت.

4. ایپلی کیشنز اور مستقبل کی تکنیکی فرنٹیئرز

4.1 صنعتی, آٹوموٹو, اور تحفظ کے نظام

AlN سیرامک ​​سبسٹریٹس فی الحال کمرشل موٹر ڈرائیوز کے لیے جدید پاور ماڈیولز میں روایتی ہیں۔, ہوا اور شمسی inverters, اور الیکٹرک اور ہائبرڈ آٹوموبائل میں آن بورڈ بیٹری چارجرز.

ایرو اسپیس اور دفاع میں, وہ ریڈار سسٹم کو برقرار رکھتے ہیں۔, ڈیجیٹل جنگ کے آلات, اور سیٹلائٹ تعاملات, جہاں انتہائی مسائل کے تحت کارکردگی ناقابل گفت و شنید ہے۔.

کلینیکل امیجنگ کا سامان, ایکسرے جنریٹرز اور ایم آر آئی سسٹمز پر مشتمل ہے۔, AlN کی تابکاری مزاحمت اور سگنل کی سالمیت سے بھی فائدہ اٹھاتا ہے۔.

جیسے جیسے بجلی کی دھندلی نقل و حمل اور توانائی کے شعبوں میں تیز ہو جاتی ہے۔, AlN سبسٹریٹس کی مانگ مسلسل بڑھ رہی ہے۔, کمپیکٹ کی ضرورت سے کارفرما, موثر, اور معروف پاور الیکٹرانک آلات.

4.2 پیدا ہونے والا مجموعہ اور دیرپا ترقی

مستقبل کی اختراعات AlN کو سہ جہتی مصنوعات کی پیکیجنگ آرکیٹیکچرز میں ضم کرنے پر مرکوز ہیں۔, جڑے ہوئے غیر فعال عناصر, اور متضاد امتزاج کے نظام جو Si کو مربوط کرتے ہیں۔, SiC, اور GaN گیجٹس.

نانو اسٹرکچرڈ AlN فلموں اور سنگل کرسٹل سبسٹریٹمز میں تحقیق کا مقصد تعلیمی حدود کی طرف تھرمل چالکتا کو مزید بڑھانا ہے۔ (> 300 W/(m · K)) اگلی نسل کے کوانٹم اور آپٹو الیکٹرانک گیجٹس کے لیے.

توسیع پذیر پاؤڈر ترکیب کے ذریعے مینوفیکچرنگ اخراجات کو کم کرنے کی کوششیں۔, پیچیدہ سیرامک ​​فریم ورک کی اضافی مینوفیکچرنگ, اور اسکریپ AlN کی ری سائیکلنگ پائیداری کو بڑھانے کے لیے زور پکڑ رہی ہے۔.

مزید برآں, محدود عنصر کے تجزیہ کا استعمال کرتے ہوئے ماڈلنگ ڈیوائسز (ایف ای اے) اور مصنوعی ذہانت کا استعمال کچھ تھرمل اور برقی بوجھ کے لیے سبسٹریٹ لے آؤٹ کو بڑھانے کے لیے کیا جا رہا ہے۔.

آخر میں, ہلکے وزن کے ایلومینیم نائٹرائڈ سیرامک ​​سبسٹریٹس عصری الیکٹرانک آلات میں سنگ بنیاد کی جدت کی نمائندگی کرتے ہیں, برقی موصلیت اور بقایا تھرمل ٹرانسمیشن کے درمیان صفر کو واضح طور پر جوڑنا.

اعلی کارکردگی کی اجازت دینے میں ان کا کردار, اعلی قابل اعتماد پاور سسٹم ڈیجیٹل اور پاور ایجادات کے بار بار آنے والے ارتقاء میں اپنی حکمت عملی پر زور دیتے ہیں۔.

5. فراہم کنندہ

اکتوبر کو اعلی درجے کی سیرامکس کی بنیاد رکھی گئی۔ 17, 2012, تحقیق اور ترقی کے لیے پرعزم ایک ہائی ٹیک انٹرپرائز ہے۔, پیداوار, پروسیسنگ, سیرامک ​​رشتہ دار مواد اور مصنوعات کی فروخت اور تکنیکی خدمات. ہماری مصنوعات میں بورون کاربائیڈ سیرامک ​​مصنوعات شامل ہیں لیکن ان تک محدود نہیں۔, بوران نائٹرائڈ سیرامک ​​مصنوعات, سلیکن کاربائیڈ سیرامک ​​مصنوعات, سلیکن نائٹرائڈ سیرامک ​​مصنوعات, زرکونیم ڈائی آکسائیڈ سیرامک ​​مصنوعات, وغیرہ. اگر آپ دلچسپی رکھتے ہیں۔, براہ مہربانی بلا جھجھک ہم سے رابطہ کریں۔.
ٹیگز: ایلومینیم نائٹرائڈ سیرامک ​​سبسٹریٹس, ایلومینیم نائٹرائڈ سیرامک, ایلومینیم نائٹرائڈ

تمام مضامین اور تصاویر انٹرنیٹ سے ہیں۔. اگر کاپی رائٹ کا کوئی مسئلہ ہے۔, حذف کرنے کے لئے وقت میں ہم سے رابطہ کریں.

ہم سے پوچھ گچھ کریں۔