Qu'est-ce que le nitrure d'aluminium?
Le nitrure d'aluminium (ALN) est un matériau en céramique avancé non oxyde synthétique qui combine une conductivité thermique ultra-élevée et un coefficient d'expansion thermique similaire en SI et GAAS, des propriétés électriques fiables et une excellente stabilité chimique. Cela le rend idéal pour une gestion thermique efficace et des composants électroniques haute performance.
La formule et les méthodes de synthèse
La formule chimique du nitrure d'aluminium est l'aluminium et le nitrure. Dans l'industrie moderne, les trois principales méthodes de synthèse sont la nitridation directe, la réduction carbothermale et le dépôt de vapeur chimique:
❉ Méthode de nitridation directe: Dans une atmosphère d'azote à haute température ou d'ammoniac de 800 ~ 1200 ℃, la poudre d'aluminium réagit directement avec l'azote ou l'ammoniac pour synthétiser la poudre de nitrure d'aluminium. La formule de réaction chimique est: 2Al (s) + n 2 (g) → 2Aln (s)
❉ Méthode de réduction thermique du carbone: chauffer l'al 2 o 3 et c uniformément mélangés à plus de 1500 ℃ dans l'atmosphère N2; Tout d'abord, réduisez Al 2 O 3 , puis réagissez le produit résultant AL avec N2 pour générer l'ALN. La formule de réaction chimique est: al 2 o 3 (s) + 3c (s) + n 2 (g) ⇌ 2Aln (s) + 3CO (g)
❉ Dépôt de vapeur chimique: une technique de croissance de phase de vapeur synthétise le nitrure d'aluminium sur une surface de substrat en contrôlant l'écoulement et la concentration de réactifs gazeux.
Les trois méthodes de synthèse ci-dessus présentent chacune des avantages et des inconvénients. Dans les applications pratiques, des choix correspondants doivent être faits en fonction des exigences et des coûts de performance du produit.
Comparaison des propriétés des matériaux en céramique
| Article | Unité | Nitrure d'aluminium (ALN) | Alumine (AL 2 O 3 ) | Oxyde de béryllium (BeO) | Carbure de silicium (sic) |
| Conductivité thermique (25 ℃) | Avec mk | 170 | 30 | 300 | 170 |
| Expansivité thermique (25 ~ 400 ℃) | 1 × 10 -6 / ℃ | 4.5 | 7.3 | 8 | 3.7 |
| Température de travail maximale (inerte) | ℃ | 2200 | 1800 | 2000 | 1800 |
| Constante diélectrique | 1 MHz | 8.8 | 8.5 | 6.5 | 40 |
| Perte diélectrique | 1 MHz | 5 * 10 -4 | 3 * 10 -4 | 5 * 10 -4 | 500 * 10 -4 |
| Force diélectrique (DC @ 25 ℃) | Kv / mm | 15 | 10 | 10 | 0,07 |
| Résistance à la flexion (25 ℃) | MPA | 450 | 338 | 200 | 450 |
| Toxicité | Non | Non | Oui | Léger | |
| Coût | Milieu | Faible | Haut | Haut |
Notes:
❉ Tous les paramètres sont à l'état sans charge.
❉ Tous les paramètres sont typiques basés sur une pureté de 99%; Il présente de légères différences avec différentes formules et notes.
Post-traitement des composants de l'ALN
Le post-traitement est un processus essentiel dans les applications pratiques pour obtenir un ajustement précis entre les composants en céramique ALN et d'autres pièces et pour améliorer la qualité de la surface. À l'heure actuelle, les principaux types de post-traitement sont les suivants:
1. Mison et broyage CNC: en utilisant les grains abrasifs de dureté ultra-élevé des roues de meulage en diamant pour broyer et retirer les matériaux de la surface de la céramique, y compris principalement le broyage des roues, le meulage en diamant et le percevoir.
2. Coupe laser: Cette méthode utilise le faisceau laser à haute énergie généré par le laser pour traiter la céramique au nitrure d'aluminium. Il convient à la coupe et au forage précis de produits tels que les substrats en céramique.
3. Polissage assisté par le plasma: utilise les effets combinés du bombardement physique du plasma et de la réaction chimique pour obtenir l'élimination du matériau pour obtenir une surface polie lisse.
4. Polissage mécanique chimique (CMP): un processus de polissage composite qui utilise à la fois la gravure chimique et l'élimination mécanique, largement utilisé dans l'industrie des semi-conducteurs.
5. Finition magnétorhéologique (MRF): Cette méthode se situe entre le polissage et le non-polissage. Il s'agit d'une méthode d'usinage ultra-précision qui utilise les propriétés rhéologiques du liquide de polissage magnétorhéologique dans un champ magnétique pour polir.
Notre installation est spécialisée dans la technologie de broyage CNC et de traitement laser sur la céramique ALN et peut fournir aux clients une variété de pièces de nitrure d'aluminium ultra-élevé personnalisées avec des tolérances serrées dimensionnelles de ± 0,005 mm.
Applications typiques du nitrure d'aluminium
❉ En tant qu'isolateurs électriques à haute puissance, en particulier lorsque une isolation électrique élevée et des performances électriques stables sont essentielles
❉ En tant que substrat en céramique pour l'électronique haute puissance, les transporteurs de puces et l'emballage semi-conducteur
❉ comme dissipateur de chaleur et épandeur de chaleur pour les appareils électroniques de haute puissance et radiofréquence
❉ En tant que couches diélectriques dans des supports de stockage optiques
❉ En tant que creuset idéal et moule à mouler pour la fabrication de métallurgie AL, CU, AG et PB
En raison des excellents attributs thermiques, physiques, chimiques, électriques et optiques de la céramique de nitrure en aluminium, il est universellement utilisé dans d'autres éléments électroniques haute puissance, éclairage haute puissance, nouvelle énergie, semi-conducteurs, militaires, aérospatiaux et autres champs.
Conclusion
En tant que nouveau matériel technique en céramique, le nitrure d'aluminium a joué un rôle important dans de nombreuses industries et domaines. With the progress and breakthroughs in aluminum nitride powder production and preparation technology, as well as the continuous innovation of aluminum nitride ceramic components technology, it will be further expanded as a more optimized heat dissipation and electrical insulation component solution in the fields of microelectronics, optical Dispositifs, IGBT, contrôle des émissions, transport ferroviaire, systèmes d'aviation et autres champs.