Керамические материалы из нитрида алюминия

Нитрид алюминия ( АлН) представляет собой органическое соединение, имеющее гексагональный кристалл вюрцита.. Постоянные решетки соединения a = 0.3110 Нм, а также c = 0.4978 число. Атомы алюминия расположены в гексагональной плотноупакованной структуре, при этом атомы азота занимают большую часть межузельных тетраэдрических позиций.. Искаженные тетраэдры [АлН4] образуются в результате взаимодействия атомов алюминия и атомов азота. Длина связи Al-N вдоль оси C 0.1917 нм. Длина связей Al-N в трех других направлениях равна 0.1885 нм. Чистая керамика из нитрида алюминия бесцветна и полупрозрачна., однако они окрашены в разные оттенки из-за легирования примесями, обычно серый, грязно-белый или светло-желтый.

Кристаллические формы нитрида алюминия

Керамика AlN обладает отличными тепловыми свойствами.: его теоретическая теплопроводность равна 320 ж/(м·К), близок к нетоксичному бериллию, с коэффициентом теплового расширения, аналогичным кремнию. Это хороший изолятор при комнатной температуре., с удельным сопротивлением 10⁻¹⁶ Ом·м, напряжение пробоя 15 кВ/мм, низкие диэлектрические потери. Механически, у него есть 12 Твердость ГПа, 300 МПа прочность на изгиб, и стабильная прочность при высоких температурах. Химически, устойчив к высоким температурам и коррозии, окисляется при 700~800℃, и требует сухого хранения во избежание реакции с водяным паром..

Параметры решетки

Постоянная решетки: а=0,3110 нм, с = 0,4978 нм
Космическая группа: P6₃mc

Атомное расположение

Атомы Al расположены в гексагональной плотной упаковке., атомы N занимают полутетраэдрические междоузлия.. Каждый атом Al образует искаженные [АлН₄] тетраэдрическая координация с четырьмя атомами N. Длина связи Al-N вдоль оси c равна 0.1917 нм, и 0.1885 нм в трех других направлениях.

Характеристики склеивания

Нитрид алюминия в первую очередь характеризуется ковалентной связью., с характеристиками частичной ионной связи, принадлежащие к нитридам III-V группы.

Эта кристаллическая структура нитрида алюминия обладает некоторыми действительно хорошими свойствами. , как высокая теплопроводность, хорошая электроизоляция, и низкий коэффициент теплового расширения . Поэтому его часто используют в электронных упаковках., для теплоотводящих подложек , и в смежных целях тоже.

Фигура 1: Кристаллическая структура нитрида алюминия (АлН)

Фигура 2: Микроструктура порошка спекающей добавки Y₂O₃.

(Вершина) Вторичная сферическая структура; (Нижний) Микроструктура первичных частиц.

Фигура 2 показывает микроструктуру порошка Y₂O₃., который представляет собой квазисферическую структуру, состоящую из множества первичных частиц с большими порами между ними., что приводит к низкой плотности. После наблюдения с большим увеличением, на поверхности первичных частиц видны многочисленные ступени роста, образовавшиеся при спекании.

Фигура 3: Микроструктура спеченной AlN-керамики (белые частицы обозначают спекающую добавку Y₂O₃)

Фигура 3 показана керамика AlN, спеченная с добавлением Y₂O₃ в качестве вспомогательного средства для спекания.. Зерна кажутся плотно упакованными, и объемная плотность высокая. Другими словами, частицы Y₂O₃ хорошо заполнены между зернами AlN, эта установка помогает повысить плотность керамики, а также еще больше улучшить ее теплопроводность..

Преимущества нитрида алюминия(АЛН) Керамика

Отличная теплопроводность

Керамика AlN обладает сверхвысокой теплопроводностью., о 140 к 220 Вт/м·К, честно говоря, намного лучше, чем глиноземная керамика. Это ускоряет передачу тепла для мощных электронных устройств и помогает контролировать температуру., и это действительно может повысить общую надежность системы., плюс более длительный срок службы.

Превосходная электрическая изоляция

Даже при сильной теплопроводности, AlN по-прежнему сохраняет хорошую электрическую изоляцию и диэлектрическую прочность.. Вот почему он хорошо подходит для электронных подложек, а также для изолированных теплоотводящих частей.. Это как, тепло движется быстро, но электричество остается под контролем.

Низкий коэффициент теплового расширения

Коэффициент теплового расширения близок к кремниевым полупроводникам., таким образом снижается термическая нагрузка от перепадов температуры.. На практике, это поддерживает более надежные упаковочные устройства, меньше проблем с микрострессом, и лучшая долговечность с течением времени.

Высокая термостойкость

Керамика AlN сохраняет стабильные механические и термические свойства при высоких температурах и обладает превосходной термостойкостью в суровых условиях эксплуатации..

Отличная устойчивость к коррозии и плазме

Обеспечивает высокую устойчивость к расплавленным металлам., агрессивные газы и плазменные среды, идеально подходит для полупроводникового и вакуумного технологического оборудования.

Свойства материала нитрида алюминия

Новое поколение современной керамики, нитрид алюминия (АлН) славится своей сверхвысокой теплопроводностью (5-7 раз больше, чем у оксида алюминия) и коэффициент теплового расширения, максимально соответствующий кремнию (И). Это идеальный теплоотвод и упаковочный материал для высокочастотных и мощных электронных компонентов..

По разной теплопроводности (Вт/м·К) и ориентация на приложения, Материалы AlN в основном подразделяются на следующие марки::

Теплопроводность (Вт/м·К)	Марка материала / Тип	Ключевые характеристики	Типичные применения
≥ 230 Вт/м·К	Сверхвысокая ТК AlN	Чрезвычайно высокая эффективность теплопроводности, близкая к теоретическому пределу.; высокая механическая прочность, чрезвычайно низкие диэлектрические потери и превосходная термическая стабильность	Аэрокосмическая электронная упаковка, Детали рассеивания тепла радара военного уровня, основные компоненты современного оборудования для производства полупроводников, высококлассные лазерные базы
200 – 220 Вт/м·К	Высокопроизводительный AlN	Отличная способность рассеивания тепла и высокая диэлектрическая прочность.; экологически чистый идеальный заменитель традиционного токсичного оксида бериллия (БеО) керамика	Силовые модули IGBT для транспортных средств на новой энергии и высокоскоростных железных дорог, подложки высокочастотной микроволновой связи, упаковка высокочастотного устройства высокой мощности
170 – 180 Вт/м·К	Стандартный АлН	Сочетает в себе хорошую теплопроводность и высокую устойчивость к напряжению изоляции.; хорошо согласованный коэффициент теплового расширения с кремниевыми пластинами; Самый экономичный сорт AlN	Мощные светодиодные подложки для рассеивания тепла, обычная упаковка оптоэлектронных устройств, базы крупномасштабных интегральных схем, общие радиаторы
Индивидуально по требованию	Структурная марка AlN для полупроводников	Сверхвысокая чистота и превосходная стойкость к галогенно-плазменной коррозии.; приоритет отдается коррозионной стойкости и высокой чистоте, а не чрезвычайной теплопроводности.	Детали полостей оборудования для травления полупроводников, например, электростатические патроны (ЭКУ), вафельные нагреватели и газораспределительные пластины

Применение керамики из нитрида алюминия

Электронная упаковка & Подложки радиатора

Идеальные подложки для силовых полупроводников, ИС, мощные светодиоды и лазеры. Ускоряет отвод тепла для обеспечения стабильной работы., широко используется в автомобильной электронике, станции связи и аэрокосмические поля.

Полупроводниковые подложки

Идеальная эпитаксиальная основа для GaN, AlGaN и другие широкозонные полупроводники.. Он отличается хорошим термическим соответствием и химической стабильностью, что позволяет снизить количество дефектов., подходит для высокочастотных силовых устройств и УФ-оптических компонентов.

Детали, устойчивые к высокотемпературной коррозии

Сделано в тигли, футеровки печей и защитные трубы для выплавки металлов и производства полупроводников в суровых высокотемпературных условиях работы.

Пьезоэлектрический & ПАВ-устройства

Тонкие пленки AlN обеспечивают превосходные пьезоэлектрические характеристики., применимо для датчиков MEMS, актуаторы и фильтры поверхностных акустических волн.

Теплопроводные композиты

Используется в качестве термического наполнителя в эпоксидных смолах и пластмассах для повышения теплопроводности и механической прочности., широко используется для электронных продуктов терморегулирования.

Как производят нитрид алюминия?

Методы формования

Атмосферное давление

Оптимизация процесса

Методы формования

Атмосферное давление

Оптимизация процесса

Часто задаваемые вопросы о нитриде алюминия (АлН) Керамика

1 квартал: Какова теплопроводность керамики AlN?

А: Коммерческий AlN обладает теплопроводностью 170-230 Вт/м·К, 5-7 раз выше, чем у оксида алюминия. Значение зависит от чистоты и процесса спекания.. Мы поставляем классифицированные материалы в соответствии с вашими требованиями к рассеиванию тепла..

2 квартал: Может ли AlN полностью заменить оксид бериллия? (БеО)?

А: Да. Он обеспечивает сопоставимую высокую теплопроводность, нетоксичен и соответствует требованиям RoHS., служит лучшим экологически чистым заменителем BeO в мощных электронных упаковках..

Q3: Как насчет КТР AlN??

А: Его КТР составляет около 4,5×10⁻⁶/℃., хорошо сочетается с кремнием и GaAs. Он эффективно снижает тепловые нагрузки и повышает надежность сборки высокочастотных мощных модулей..

Q4: Предлагаете ли вы нестандартную настройку и прецизионную обработку??

А: Да. Мы обеспечиваем обработку на станках с ЧПУ, лазерное бурение, переписывание, шлифовка и полировка. Пожалуйста, предложите чертежи CAD или 3D для оценки допусков и предложения..

Q5: Можно ли металлизировать подложки AlN??

А: Да. Мы поддерживаем ЦОД, ДБК, Процессы AMB и толстопленочной печати для удовлетворения потребностей в сварке и проводимости цепей.

Q6: Какие стандартные размеры и толщины??

А: Стандартная толщина: 0.25мм, 0.38мм, 0.5мм, 0.635мм, 1.0мм. Общие размеры заготовок включают 2/3/4 дюйма и 114 × 114 мм., 120×120 мм. Возможна индивидуальная резка.

Q7: Имеет ли AlN хорошую изоляцию и устойчивость к напряжению??

А: Отличный. Это превосходный изолятор с диэлектрической прочностью выше 15 кВ/мм и высокое объемное сопротивление, обеспечение безопасной эксплуатации высоковольтных электронных устройств.

Q8: Почему AlN дороже глинозема?

А: Это требует сложного синтеза порошков и высокотемпературного спекания в атмосфере азота.. Его высокая твердость также приводит к сильному износу алмазного инструмента во время обработки., что приводит к увеличению общих затрат.

Q9: Есть ли требование к минимальному заказу?

А: Доступен гибкий объем заказа. Стандартные носители для печати поддерживают заказы небольших партий образцов. Минимальный заказ для деталей, изготовленных по индивидуальному заказу, будет рассчитываться отдельно на основе производственных затрат и использования материала..