אַלומינום ניטריד סעראַמיק סאַבסטרייטז: ענייבאַלינג הויך-מאַכט עלעקטראָניק דורך העכער טערמאַל מאַנאַגעמענט אַלומינום ניטריד סעראַמיק

1. פּראָדוקט וויסנשאַפֿט און סטראַקטשעראַל פּראָפּערטיעס

1.1 קריסטאַל פראַמעוואָרק און כעמישער פעסטקייַט

(אַלומינום ניטריד סעראַמיק סאַבסטרייטז)

אַלומינום ניטרידע (AlN) איז אַ ברייט באַנדגאַפּ סעמיקאַנדאַקטער סעראַמיק מיט אַ כעקסאַגאַנאַל וורציטע קריסטאַל סטרוקטור, פארפאסט פון ראָוטייטינג לייַערס פון ליכט וואָג אַלומינום און ניטראָגען אַטאָמס בונד דורך האַרט קאָוואַלענט ינטעראַקשאַנז.

דעם דוראַבאַל אַטאָמישע סעטאַפּ ימפּרוווז AlN מיט פענאָמענאַל טערמאַל זיכערהייט, בעכעסקעם אַרקאַטעקטשעראַל אָרנטלעכקייַט אַרויף צו 2200 ° C אין ינערט אַמביאַנס און אַנטקעגנשטעלנ דיקאַמפּאָוזישאַן אונטער שטרענג טערמאַל בייקינג.

ניט ענלעך אַלומינאַ (אַ צוויי אָ דריי), עלן איז כעמיש ינערט צו טאָ סטעעלס און עטלעכע אָפּרופיק גאַסאַז, מאכן עס ידעאַל פֿאַר שטרענג אַטמאָספערעס אַזאַ ווי סעמיקאַנדאַקטער פּראַסעסינג טשיימבערז און הויך-טעמפּעראַטור כיטערז.

זייַן הויך קעגנשטעל צו אַקסאַדיישאַן– דעוועלאָפּינג בלויז אַ שלאַנק זיכערקייַט Al ₂ אָ פיר שיכטע אויף ייבערפלאַך געגנט אויף דירעקט ויסשטעלן צו לופט– געראַנטיז בלייַביק דעפּענדאַביליטי אָן באַטייַטיק דערנידעריקונג פון פאַרנעם האָמעס.

דערצו, AlN ווייזט פּרעכטיק עלעקטריק ינסאַליישאַן מיט אַ רעסיסטיוויטי יקסידינג 10 ¹⁴ Ω · סענטימעטער און אַ דיעלעקטריק טאַפנאַס אויבן 30 קוו/מם, וויטאַל פֿאַר הויך-וואָולטידזש אַפּלאַקיישאַנז.

1.2 טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי און עלעקטראָניש פֿעיִקייטן

איינער פון די מערסט ספּעסאַפייינג פֿעיִקייטן פון אַלומינום ניטרידע איז זייַן העכער טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי, טיפּיקלי וועריינג פון 140 צו 180 װ/(מ · ק )פֿאַר געשעפט-מיינונג סאַבסטאַנסיז– איבער 5 מאל העכער ווי אַז פון אַלומינאַ (≈ 30 װ/(מ · ק)).

די עפעקטיווקייַט סטעמס פון די נידעריק אַטאָמישע מאַסע פון ​​ניטראָגען און אַלומינום, ינאַגרייטיד מיט שטאַרק באַנדינג און מאַרדזשאַנאַל פאַקטאָר פּראָבלעמס, וואָס דערלויבן עפעקטיוו פאָנאָן אַריבערפירן דורך די לאַטאַסווערק.

פונדעסטוועגן, זויערשטאָף ימפּיוראַטיז זענען ספּעציעל דאַמידזשינג; אויך שפּור קוואַנטאַטיז (אויבן 100 ppm) פאַרבייַט פֿאַר ניטראָגען זייטלעך, פּראַדוסינג ליכט וואָג אַלומינום אָופּאַנינגז און פאַרשפּרייטן פאָנאַנז, דערמיט דראַמאַטיקלי רידוסינג טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי.

הויך-ריינקייט AlN פּאַודערז סינטאַסייזד דורך קאַרבאָטהערמאַל פאַרקלענערן אָדער דירעקט ניטרידאַטיאָן זענען נייטיק צו דערגרייכן ידעאַל וואַרעמקייַט דיסיפּיישאַן.

ראַגאַרדלאַס פון זייַענדיק אַן עלעקטריקאַל ינסאַלייטער, די פּיעזאָעלעקטריק און פּיראָעלעקטריק פּראָפּערטיעס פון AlN מאַכן עס וווילטויק אין סענסינג וניץ און אַקוסטיש כוואַליע מכשירים, בשעת זייַן ברייט באַנדגאַפּ (~ 6.2 eV) סוסטאַינס פּראָצעדור אין הויך-מאַכט און הויך-אָפטקייַט עלעקטראָניש סיסטעמען.

2. קאַנסטראַקשאַן פּראָוסידזשערז און פּראָדוקציע שוועריקייטן

( אַלומינום ניטריד סעראַמיק סאַבסטרייטז)

2.1 פּודער סינטעז און סינטערינג טעקניקס

פּראַדוסינג הויך-פאָרשטעלונג AlN סאַבסטאַנסיז הייבט מיט די סינטעז פון הינטער-פייַן, הויך-ריינקייַט פּודער, בכלל פארענדיקט דורך ריאַקשאַנז אַזאַ ווי Al ₂ O SIX + 3ג + N צוויי → 2AlN + 3CO (קאַרבאָטהערמאַל רעדוקציע) אָדער גלייַך ניטרידאַטיאָן פון ליכט וואָג אַלומינום שטאָל: 2על + N צוויי → 2AlN.

די ריזאַלטינג פּודער מוזן זיין זייער קערפאַלי גרייטיד און דאָפּט מיט סינטערינג הילף ווי Y TWO O FIVE, CaO, אָדער זעלטן פּלאַנעט אַקסיידז צו העכערן געדיכטקייַט אין טעמפּעראַטורעס אין צווישן 1700 ° C און 1900 ° C אונטער ניטראָגען אַטמאָספער.

די ינגרידיאַנץ מאַכן קורץ-טערמין פליסיק פייזאַז אַז פאַרבעסערן קערל גרענעץ דיפיוזשאַן, ענייבאַלינג גאַנץ געדיכטקייַט (> 99% טעאָרעטיש גרעב) בשעת דיקריסינג זויערשטאָף קאַנטאַמאַניישאַן.

פּאָסט-סיטערינג אַנילינג אין טשאַד-רייַך ינווייראַנמאַנץ קענען בעסער מינאַמייז זויערשטאָף וועב אינהאַלט דורך באַקומען באַפרייַען פון ינטערגראַנולער אַקסיידז, דעריבער ריקאַווערינג שפּיץ טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי.

דערגרייכן קאָנסיסטענט מיקראָסטרוקטורע מיט קאַנטראָולד קערל ויסמעסטונג איז קריטיש צו באַלאַנסירן מאַקאַניקאַל טאַפנאַס, טערמאַל עפעקטיווקייַט, און מאַנופאַקטוראַביליטי.

2.2 סאַבסטרייט פאָרמינג און מעטאַליזאַטיאָן

ווען סינטערד, AlN סעראַמיקס זענען פּינטלעכקייַט-ערד און ספּלאַשט צו טרעפן לימיטעד דימענשאַנאַל טאָלעראַנץ פארלאנגט פֿאַר עלעקטראָניש פּראָדוקט פּאַקקאַגינג, אָפט צו מיקראָמעטער-מדרגה מאַנאַטאַני.

דורך-לאָך נודנע, לאַזער קאַטינג, און ייבערפלאַך מוסטער מאַכן עס מעגלעך פֿאַר אַסימאַליישאַן אין מאַלטילייַער פּלאַנז און קראָססברעעד סערקאַץ.

א וויטאַל שריט אין די פּראָדוצירן פון סאַבסטרייט איז מעטאַליזיישאַן– די אַפּלאַקיישאַן פון קאַנדאַקטיוו לייַערס (טיפּיקאַללי טאַנגסטאַן, מאָליבדענום, אָדער קופּער) דורך פּראַסעסאַז אַזאַ ווי דיק-פילם דרוקן, ספּוטערינג דין פילם, אָדער דירעקט באַנדינג פון קופּער (דבק).

פֿאַר DBC, קופּער אַלומינום פאָילס זענען געבונדן צו AlN סערפאַסיז אין געוואקסן טעמפּעראַטור לעוועלס אין אַ רעגיאַלייטאַד סוויווע, קריייטינג אַ שטאַרק באַניצער צובינד ידעאַל פֿאַר הויך-קראַנט אַפּלאַקיישאַנז.

פאַרשידענע טעקניקס ווי אַקטיוו שטאָל בראַזינג (מיט) ניצן טיטאַניום-מיט סאָלדער צו בוסט אַדכיזשאַן און טערמאַל יגזאָסטשאַן קעגנשטעל, דער הויפּט אונטער ריפּיטיד מאַכט סייקלינג.

ריכטיק ינטערפאַסיאַל פּלאַן מאכט זיכער רידוסט טערמאַל קעגנשטעל און הויך מעטשאַניקאַל פאַרלאָזלעך פאַרלאָזלעך אין אַפּערייטינג דעוויסעס.

3. פאָרשטעלונג אַדוואַנטאַגעס אין עלעקטראָניש ויסריכט

3.1 טערמאַל אַדמיניסטראַציע אין מאַכט עלעקטראָניק

AlN סאַבסטרייטאַמז מאַסטערי האַנדלינג היץ באשאפן דורך הויך-מאַכט סעמיקאַנדאַקטער מכשירים אַזאַ ווי IGBTs, MOSFETs, און רף אַמפּלאַפייערז געניצט אין עלעקטריקאַל אָטאַמאָובילז, רינואַבאַל מיטל ינווערטערס, און טעלעקאָם פריימווערק.

פאַרלאָזלעך היץ יקסטראַקשאַן אַוווידז היגע האָצפּאָץ, מינאַמייזיז טערמאַל דייַגעס, און יקסטענדז די לעבן פון די געצייַג דורך ילימאַנייטינג ילעקטראָומאַגריישאַן און דעלאַמינאַטיאָן טרעץ.

קאַמפּערד מיט קאַנווענשאַנאַל על ₂ אָ ₃ סאַבסטרייץ, AlN מאכט עס מעגלעך פֿאַר קלענערער פּעקל סיזעס און העכער מאַכט גרעב רעכט צו זיין פּרעמיע טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי, דערלויבט דעוועלאָפּערס צו דריקן פאָרשטעלונג באַונדריז אָן קאַמפּראַמייזינג אָרנטלעכקייַט.

אין געפירט לייטינג און לאַזער דייאָודז, ווו קנופּ טעמפּעראַטור גלייַך ינפלואַנסיז יפעקטיוונאַס און שאָטן פעסטקייַט, AlN סאַבסטרייטאַמז סאַבסטאַנשאַלי פֿאַרבעסערן לומאַנעסאַנט רעזולטאַט און פאַנגקשאַנאַל לעבן יקספּעקטאַנסי.

זייַן קאָואַפישאַנט פון טערמאַל וווּקס (CTE ≈ 4.5 פּפּם/ק) אַדישנאַלי ענג שוועבעלעך אַז פון סיליציום (3.5– 4 פּפּם/ק) און גאַליום ניטריד (GaN, ~ 5.6 פּפּם/ק), דיקריסינג טערמאַ-מעטשאַניקאַל שפּאַנונג בעשאַס טערמאַל בייקינג.

3.2 עלעקטריקאַל און מעטשאַניקאַל רילייאַבילאַטי

פאַרגאַנגענהייט טערמאַל פאָרשטעלונג, AlN ניצט נידעריק דיעלעקטריק אָנווער (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.

זייַן הערמעטיק נאַטור פּראַטעקץ קעגן פייַכט ינגרעסס, רימוווינג דיטיריעריישאַן ריסקס אין פייַכט סעטטינגס– אַ יקערדיק נוץ איבער אָרגאַניק סאַבסטרייץ.

מעטשאַניקאַללי, AlN פארמאגט הויך פלעקסוראַל טאַפנאַס (300– 400 מפּאַ) און פעסטקייַט (HV ≈ 1200), מאכן זיכער ריזיליאַנס בעשאַס האַנדלינג, פֿאַרזאַמלונג, און פעלד פּראָצעדור.

די קעראַקטעריסטיקס קאַלעקטיוולי ביישטייערן צו ימפּרוווד סיסטעם אָרנטלעכקייַט, לאָוערד דורכפאַל ראַטעס, און נידעריקער גאַנץ קאָס פון פאַרמעגן אין מיסיע-קריטיש אַפּלאַקיישאַנז.

4. אַפּפּליקאַטיאָנס און צוקונפֿט טעקנאַלאַדזשיקאַל פראָנטיער

4.1 ינדוסטריאַל, אַוטאָמאָטיווע, און שוץ סיסטעמען

AlN סעראַמיק סאַבסטרייץ זענען דערווייַל קאַנווענשאַנאַל אין אַוואַנסירטע מאַכט מאַדזשולז פֿאַר געשעפט מאָטאָר דרייווז, ווינט און זונ - ינווערטערס, און אַנבאָרד באַטאַרייע טשאַרדזשערז אין עלעקטריק און כייבריד אָטאַמאָובילז.

אין אַעראָספּאַסע און פאַרטיידיקונג, זיי ונטערהאַלטן ראַדאַר סיסטעמען, דיגיטאַל מלחמה דעוויסעס, און סאַטעליט ינטעראַקשאַנז, ווו פאָרשטעלונג אונטער עקסטרעם פּראָבלעמס איז ניט-פאַרקויפלעך.

קליניש ימאַגינג ויסריכט, קאַנסיסטינג פון X-Ray גענעראַטאָרס און MRI סיסטעמען, אויך געווינען פון AlN ס ראַדיאַציע קעגנשטעל און סיגנאַל אָרנטלעכקייַט.

ווי ילעקטראַפיקיישאַן פאַדז פאַרגיכערן איבער אַריבערפירן און ענערגיע פעלדער, די פאָדערונג פֿאַר AlN סאַבסטרייץ האלט צו וואַקסן, געטריבן דורך די נויט פֿאַר סאָליד, עפעקטיוו, און רעפּיאַטאַבאַל מאַכט עלעקטראָניש דעוויסעס.

4.2 ערייזינג קאָמבינאַציע און בלייַביק אַנטוויקלונג

צוקונפֿט ינאָווויישאַנז קאַנסאַנטרייט אויף ינטאַגרייטינג AlN רעכט אין דריי-דימענשאַנאַל פּראָדוקט פּאַקקאַגינג אַרקאַטעקטשערז, איינגעקריצטע פאסיווע עלעמענטן, און כעטעראַדזשיניאַס קאָמבינאַציע סיסטעמען ינטאַגרייטינג סי, SiC, און GaN גאַדגעץ.

פאָרשונג אין נאַנאָסטראַקטשערד AlN קינאָ און איין-קריסטאַל סאַבסטאַנסיז יימז צו מער פאַרגרעסערן טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי צו אַקאַדעמיק לימאַץ (> 300 װ/(מ · ק)) פֿאַר ווייַטער-דור קוואַנטום און אָפּטאָעלעקטראָניק גאַדגעץ.

השתדלות צו פאַרמינערן מאַנופאַקטורינג הוצאות דורך סקאַלאַבלע פּודער סינטעז, אַדאַטיוו מאַנופאַקטורינג פון ינטראַקאַט סעראַמיק פראַמעוואָרקס, און ריסייקלינג פון ברעקל AlN זענען גיינינג מאָמענטום צו בוסט סאַסטיינאַביליטי.

דערצו, מאָדעלינג דעוויסעס ניצן ענדלעך עלעמענט אַנאַליסיס (FEA) און קינסטלעך סייכל זענען געניצט צו פאַרבעסערן סאַבסטרייט אויסלייג פֿאַר זיכער טערמאַל און עלעקטריקאַל לאָודז.

אין מסקנא, ליכט וואָג אַלומינום ניטריד סעראַמיק סאַבסטרייץ פאָרשטעלן אַ קאָרנערסטאָון כידעש אין הייַנטצייַטיק עלעקטראָניש דעוויסעס, דיסטינגקטלי פֿאַרבינדונג די פּאָסל צווישן עלעקטריקאַל ינסאַליישאַן און בוילעט טערמאַל טראַנסמיסיע.

זייער ראָלע אין אַלאַוינג הויך-עפעקטיווקייַט, הויך-פאַרלאָזלעך מאַכט סיסטעמען עמפאַסייזיז זייער טאַקטיש ווערט אין די ריקערינג עוואָלוציע פון ​​דיגיטאַל און מאַכט ינאָווויישאַנז.

5. סאַפּלייער

אַוואַנסירטע סעראַמיקס געגרינדעט אויף אקטאבער 17, 2012, איז אַ הויך-טעק פאַרנעמונג באגאנגען צו דער פאָרשונג און אַנטוויקלונג, פּראָדוקציע, פּראַסעסינג, סאַלעס און טעכניש באַדינונגס פון סעראַמיק קאָרעוו מאַטעריאַלס און פּראָדוקטן. אונדזער פּראָדוקטן ינקלודז אָבער ניט לימיטעד צו באָראָן קאַרבידע סעראַמיק פּראָדוקטן, באָראָן ניטריד סעראַמיק פּראָדוקטן, סיליציום קאַרבידע סעראַמיק פּראָדוקטן, סיליציום ניטריד סעראַמיק פּראָדוקטן, סעראַמיק פּראָדוקטן פון זירקאָניום דייאַקסייד, אאז"ו ו. אויב איר זענט אינטערעסירט, ביטע פילן פֿרייַ צו קאָנטאַקט אונדז.
טאַגס: אַלומינום ניטריד סעראַמיק סאַבסטרייטז, אַלומינום ניטריד סעראַמיק, אַלומינום ניטריד

אַלע אַרטיקלען און בילדער זענען פֿון דער אינטערנעץ. אויב עס זענען קיין קאַפּירייט ישוז, ביטע קאָנטאַקט אונדז אין צייט צו ויסמעקן.

אָנפרעג אונדז