Céramique JiFeng
Matériaux céramiques en nitrure d'aluminium
Nitrure d'aluminium ( AIN) est un composé organique qui possède un cristal de wurtzite hexagonal. Les constantes de réseau du composé sont a = 0.3110 Nm ainsi que c = 0.4978 num. Les atomes d'aluminium sont placés dans une structure hexagonale fermée, les atomes d'azote occupant la majorité des sites tétraédriques interstitiels.. Tétraèdres déformés [AlN4] sont formés par l’interaction d’atomes d’aluminium et d’atomes d’azote. La longueur de la liaison Al-N le long de l'axe C de 0.1917 nm. La longueur des liaisons Al-N dans les trois autres directions est 0.1885 nm. Les céramiques de nitrure d'aluminium pur sont incolores et translucides, cependant ils sont colorés dans des nuances différentes en raison du dopage des impuretés, généralement gris, blanc cassé ou jaune clair.
Formes cristallines de nitrure d'aluminium
Les céramiques AlN ont d'excellentes propriétés thermiques: sa conductivité thermique théorique est 320 Avec(m·K), proche de la béryllia non toxique, avec un coefficient de dilatation thermique similaire à celui du silicium. C'est un bon isolant à température ambiante, avec résistivité 10⁻¹⁶ Ω·m, tension de claquage 15 kV/mm, faible perte diélectrique. Mécaniquement, il a 12 Dureté GPa, 300 Résistance à la flexion MPa, et résistance stable à haute température. Chimiquement, il résiste aux températures élevées et à la corrosion, s'oxyde à 700 ~ 800 ℃, et nécessite un stockage au sec pour éviter toute réaction avec la vapeur d'eau.
- Constante de réseau: a = 0,3110 nm, c = 0,4978 nm
Groupe spatial: P6₃mc
- Les atomes d'Al sont disposés en paquets hexagonaux serrés, et les atomes N occupent la moitié des sites interstitiels tétraédriques. Chaque atome d'Al forme une forme déformée [AlN₄] coordination tétraédrique avec quatre atomes N. La longueur de la liaison Al-N le long de l'axe c est 0.1917 nm, et 0.1885 nm dans trois autres directions.
- Le nitrure d'aluminium se caractérise principalement par une liaison covalente, avec des caractéristiques de liaison ionique partielle, appartenant aux nitrures du groupe III-V.
Cette structure cristalline du nitrure d'aluminium possède de très bonnes propriétés , comme une conductivité thermique élevée, bonne isolation électrique, et un faible coefficient de dilatation thermique . Il finit donc par être beaucoup utilisé dans les emballages électroniques, pour substrats de dissipation thermique , et dans des utilisations connexes aussi.
Chiffre 1: Structure cristalline du nitrure d'aluminium (AIN)
Chiffre 2: Microstructure de la poudre d'aide au frittage Y₂O₃.
(Haut) Structure sphérique secondaire; (Bas) Microstructure des particules primaires.
Chiffre 2 montre la microstructure de la poudre de Y₂O₃, qui présente une structure quasi-sphérique composée de nombreuses particules primaires avec de grands pores entre elles, ce qui entraîne une faible densité. Après observation à fort grossissement, de nombreuses étapes de croissance formées lors du frittage sont visibles à la surface des particules primaires.
Chiffre 3: Microstructure des céramiques AlN frittées (les particules blanches désignent un auxiliaire de frittage Y₂O₃)
Chiffre 3 montre des céramiques AlN qui ont été frittées avec l'ajout de Y₂O₃ comme aide au frittage. Les grains semblent serrés, et la densité apparente est élevée. Autrement dit, les particules de Y₂O₃ sont bien remplies entre les grains d'AlN, cette configuration contribue à augmenter la densité des céramiques et améliore également encore plus leur conductivité thermique.
Avantages du nitrure d'aluminium(ALN) Céramique
Excellente conductivité thermique
Les céramiques AlN ont une conductivité thermique ultra élevée, à propos 140 à 220 W/m·K, honnêtement bien mieux que la céramique d'alumine. Cela accélère le transfert de chaleur pour les appareils électroniques haute puissance et facilite la gestion thermique., et cela peut vraiment améliorer la fiabilité globale du système, et une durée de vie plus longue.
Isolation électrique supérieure
Même avec une forte conduction thermique, L'AlN conserve une bonne isolation électrique et une bonne rigidité diélectrique. C'est pourquoi il s'adapte bien aux substrats électroniques ainsi qu'aux pièces isolées de dissipation thermique.. C'est comme, la chaleur circule vite mais l'électricité reste contrôlée.
Faible coefficient de dilatation thermique
Le coefficient de dilatation thermique est proche des semi-conducteurs en silicium, ainsi le stress thermique dû aux variations de température est réduit. En pratique, cela prend en charge des dispositifs d'emballage plus fiables, moins de problèmes de micro-stress, et une meilleure durabilité dans le temps.
Résistance aux hautes températures
Les céramiques AlN conservent des propriétés mécaniques et thermiques stables à haute température et possèdent une excellente résistance aux chocs thermiques dans des conditions de travail difficiles.
Grande résistance à la corrosion et au plasma
Il offre une forte résistance aux métaux en fusion, gaz corrosifs et environnements plasma, parfaitement applicable aux équipements de traitement des semi-conducteurs et du vide.
Propriétés du matériau en nitrure d'aluminium
En tant que nouvelle génération de céramiques avancées, nitrure d'aluminium (AIN) est célèbre pour sa conductivité thermique ultra élevée (5-7 fois celui de l'alumine) et coefficient de dilatation thermique hautement adaptés au silicium (Et). C'est un matériau de dissipation thermique et d'emballage idéal pour les composants électroniques haute fréquence et haute puissance..
Selon différentes conductivité thermique (W/m·K) et l'accent sur les applications, Les matériaux AlN sont principalement classés dans les qualités suivantes:
Conductivité thermique (W/m·K) | Qualité du matériau / Taper | Caractéristiques clés | Applications typiques |
≥ 230 W/m·K | TC AlN ultra-élevé | Efficacité de conduction thermique extrêmement élevée, proche de la limite théorique; haute résistance mécanique, perte diélectrique extrêmement faible et excellente stabilité thermique | Emballage électronique aérospatial, pièces de dissipation thermique de radar de qualité militaire, composants de base des équipements avancés de fabrication de semi-conducteurs, bases laser haut de gamme |
200 – 220 W/m·K | AlN haute performance | Excellente capacité de dissipation thermique et rigidité diélectrique élevée; substitut parfait et respectueux de l'environnement à l'oxyde de béryllium toxique traditionnel (BeO) céramique | Modules de puissance IGBT pour les véhicules à énergies nouvelles et les chemins de fer à grande vitesse, substrats de communication hyperfréquences haute fréquence, emballage d'appareil RF haute puissance |
170 – 180 W/m·K | Norme AlN | Combine une bonne conductivité thermique et une résistance élevée à la tension d'isolation; coefficient de dilatation thermique bien adapté aux plaquettes de silicium; qualité AlN la plus rentable | Substrats de dissipation thermique LED haute puissance, emballage commun des dispositifs optoélectroniques, bases de circuits intégrés à grande échelle, dissipateurs de chaleur généraux |
Personnalisé sur demande | AlN de qualité structurelle pour semi-conducteurs | Ultra-haute pureté et résistance supérieure à la corrosion du plasma halogène; donne la priorité à la résistance à la corrosion et à la haute pureté plutôt qu'à une conductivité thermique extrême | Pièces de cavité d'équipement de gravure de semi-conducteurs, comme les mandrins électrostatiques (ÉCHAP), chauffe-gaufrettes et plaques de distribution de gaz |
Applications de la céramique de nitrure d'aluminium
Emballage électronique & Substrats de dissipateur thermique
Substrats idéaux pour les semi-conducteurs de puissance, CI, LED et lasers haute puissance. Il accélère la dissipation thermique pour assurer un fonctionnement stable, largement utilisé dans l'électronique automobile, stations de communication et domaines aérospatiaux.
Substrats semi-conducteurs
Base épitaxiale parfaite pour GaN, AlGaN et autres semi-conducteurs à large bande interdite. Il présente une bonne adaptation thermique et une bonne stabilité chimique pour réduire les défauts, adapté aux appareils d'alimentation haute fréquence et aux composants optiques UV.
Pièces résistantes à la corrosion à haute température
Transformé en creusets, revêtements de four et tubes de protection pour la fusion de métaux et la production de semi-conducteurs dans des conditions de travail difficiles à haute température.
Piézoélectrique & Appareils SAW
Les couches minces d'AlN offrent d'excellentes performances piézoélectriques, applicable aux capteurs MEMS, actionneurs et filtres à ondes acoustiques de surface.
Composites thermoconducteurs
Utilisé comme charge thermique dans les résines époxy et les plastiques pour augmenter la conductivité thermique et la résistance mécanique, largement utilisé pour les produits électroniques de gestion thermique.
Comment est fabriqué le nitrure d’aluminium?
Nitrure d'aluminium (AIN) les méthodes de formage de la céramique incluent le pressage à sec, pressage isostatique, moulage par injection de poudre, et casting de bandes.
Frittage (PS)
Traditionnel et facile à utiliser à 1600-2000℃, des aides au frittage sont nécessaires pour les céramiques AlN denses.
Frittage à chaud (SHP)
Réduit la température et le temps de frittage, produire de l'AlN à grains fins de haute densité avec de bonnes performances thermiques.
Frittage au plasma étincelant (SPS)
Chauffage rapide et grains uniformes, idéal pour les matériaux AlN haute pureté et hautes performances.
Frittage par micro-ondes
Réalise un chauffage intégral avec un rendement élevé. Des additifs appropriés aident à obtenir des céramiques AlN avec une conductivité thermique favorable.
Sélection des auxiliaires de frittage & rapport
Des aides appropriées stimulent la densification, optimiser la microstructure et améliorer les propriétés globales.
Contrôle de la température et de la durée
Un chauffage modéré facilite la densification, tandis qu'une température excessive provoque une déformation.
Ajustement de l'atmosphère de frittage
Des atmosphères spécifiques limitent la décomposition thermique et optimisent efficacement les performances des matériaux.
FAQ sur le nitrure d’aluminium (AIN) Céramique
T1: Quelle est la conductivité thermique de la céramique AlN?
UN: L'AlN commercial présente une conductivité thermique de 170-230 W/m·K, 5-7 fois plus élevé que l'alumine. La valeur varie selon la pureté et le processus de frittage. Nous fournissons des matériaux classés selon vos demandes de dissipation thermique.
T2: L'AlN peut-il remplacer complètement l'oxyde de béryllium (BeO)?
UN: Oui. Il offre une conductivité thermique élevée comparable et est non toxique et conforme à la directive RoHS., constituant le meilleur substitut écologique au BeO dans les emballages électroniques haute puissance.
T3: Qu’en est-il du CTE d’AlN?
UN: Son CTE est d'environ 4,5×10⁻⁶/℃, bien adapté au silicium et au GaAs. Il réduit efficacement le stress thermique et améliore la fiabilité de l'emballage des modules haute fréquence et haute puissance..
T4: Proposez-vous une personnalisation non standard et un usinage de précision?
UN: Oui. Nous réalisons l'usinage CNC, perçage au laser, tracer, rainurage et polissage. Veuillez proposer des dessins CAO ou 3D pour l'évaluation des tolérances et le devis.
Q5: Les substrats AlN peuvent-ils être métallisés?
UN: Oui. Nous soutenons DPC, DBC, Procédés d'impression AMB et couches épaisses pour répondre aux besoins de soudage et de conduction des circuits.
Q6: Quelles sont les tailles et épaisseurs standard?
UN: Épaisseur standard: 0.25mm, 0.38mm, 0.5mm, 0.635mm, 1.0mm. Les tailles vierges courantes incluent 2/3/4 pouces et 114 × 114 mm, 120×120 mm. Une découpe personnalisée est disponible.
Q7: L'AlN a-t-il une bonne isolation et une bonne résistance à la tension?
UN: Excellent. C'est un isolant supérieur avec une rigidité diélectrique supérieure à 15 kV/mm et résistivité volumique élevée, assurer un fonctionnement sûr des appareils électroniques à haute tension.
Q8: Pourquoi l'AlN est-il plus cher que l'alumine?
UN: Cela nécessite une synthèse complexe de poudres et un frittage à haute température sous atmosphère d’azote.. Sa dureté élevée provoque également une forte usure des outils diamantés pendant le traitement., entraînant des coûts globaux plus élevés.
Q9: Y a-t-il une exigence de MOQ?
UN: Une quantité de commande flexible est disponible. Les substrats standards prennent en charge les commandes d'échantillons en petits lots. Le MOQ pour les pièces traitées sur mesure sera calculé séparément en fonction du coût de production et de l'utilisation des matériaux..
