Vad är aluminiumnitrid?
Aluminiumnitrid (ALN) är ett syntetiskt icke-oxid avancerat keramiskt material som kombinerar extremt hög värmeledningsförmåga och en liknande termisk expansionskoefficient som Si och GaAs, tillförlitliga elektriska egenskaper och utmärkt kemisk stabilitet. Detta gör det idealiskt för effektiv termisk hantering och högpresterande elektroniska komponenter.
Formel- och syntesmetoderna
Den kemiska formeln för aluminiumnitrid är aluminium och nitrid. I den moderna industrin är de tre huvudsyntesmetoderna direkt nitridering, karbotermisk reduktion och kemisk ångavsättning ：
❉ Direkt nitrideringsmetod: I ett högtemperatur kväve eller ammoniakatmosfär av 800 ~ 1200 ℃ reagerar aluminiumpulver direkt med kväve eller ammoniak för att syntetisera aluminiumnitridpulver. Den kemiska reaktionsformeln är: 2Al (er)+n 2 (g) → 2Aln (er)
❉ Kol termisk reduktionsmetod: Värm den jämnt blandade Al 2 O 3 och C vid över 1500 ℃ i N2 -atmosfären; Först, reducera AL 2 O 3 och reagera sedan den resulterande produkten Al med N2 för att generera ALN. Den kemiska reaktionsformeln är: al 2 o 3 (s) + 3c (s) + n 2 (g) ⇌ 2Aln (s) + 3CO (g)
❉ Kemisk ångavsättning: En tillväxtteknik för ångfas syntetiserar aluminiumnitrid på en substratyta genom att kontrollera flödet och koncentrationen av gasformiga reaktanter.
Ovanstående tre syntesmetoder har vardera fördelar och nackdelar. I praktiska tillämpningar måste motsvarande val göras baserat på produktens prestationskrav och kostnader.
Keramiska materialegenskaper jämförelse
| Punkt | Enhet | Aluminiumnitrid (ALN) | Aluminiumoxid (Al 2 o 3 ) | Berylliumoxid (beo) | Kiselkarbid (sic) |
| Termisk konduktivitet (25 ℃) | W/mk | 170 | 30 | 300 | 170 |
| Termisk expansivitet (25 ~ 400 ℃) | 1 × 10 -6 /℃ | 4.5 | 7.3 | 8 | 3.7 |
| Maximal arbetstemperatur (inert) | ℃ | 2200 | 1800 | 2000 | 1800 |
| Dielektrisk konstant | 1MHz | 8.8 | 8.5 | 6.5 | 40 |
| Dielektrisk förlust | 1MHz | 5*10 -4 | 3*10 -4 | 5*10 -4 | 500*10 -4 |
| Dielektrisk styrka (DC@25 ℃) | Kv/mm | 15 | 10 | 10 | 0,07 |
| Böjningsstyrka (25 ℃) | MPA | 450 | 338 | 200 | 450 |
| Giftighet | Inga | Inga | Ja | Lätt | |
| Kosta | Mitten | Låg | Hög | Hög |
Anmärkningar:
❉ Alla parametrar är under staten utan belastning.
❉ Alla parametrar är typiska baserade på en renhet av 99%; Den uppvisar små skillnader med olika formler och betyg.
Efterbehandling av ALN-komponenter
Efterbehandling är en viktig process i praktiska tillämpningar för att uppnå exakt passning mellan ALN-keramiska komponenter och andra delar och för att förbättra ytkvaliteten. För närvarande är de viktigaste typerna av efterbehandling som följer:
1. CNC-fräsning och slipning: Använd den ultrahöga hårdhetens slipkorn av diamantsliphjul för att slipa och ta bort material från den keramiska ytan, främst inklusive slipning av hjul, diamantslipning och borrslipning.
2. Laserskärning: Denna metod använder den högenergi laserstrålen som genereras av lasern för att bearbeta aluminiumnitridkeramik. Det är lämpligt för exakt skärning och borrning av produkter som keramiska underlag.
3. Plasmaassisterad polering: använder de kombinerade effekterna av plasmas fysiska bombardemang och kemisk reaktion för att uppnå materialborttagning för att få en slät polerad yta.
4. Kemisk mekanisk polering (CMP): En sammansatt poleringsprocess som använder både kemisk etsning och mekanisk avlägsnande, allmänt används i halvledarindustrin.
5. Magnetorheologisk efterbehandling (MRF): Denna metod är mellan polering och icke-polering. Det är en metod för ultra-precisionsbearbetning som använder de reologiska egenskaperna hos magnetorheologisk poleringsvätska i ett magnetfält för att polera.
Vår anläggning är specialiserad på CNC-slipning och laserbearbetningsteknologi på ALN-keramik och kan ge kunderna en mängd anpassade, ultralat-hög-precision aluminiumnitriddelar med dimensionella täta toleranser på ± 0,005 mm.
Typiska tillämpningar av aluminiumnitrid
❉ Som elektriska isolatorer med hög effekt, särskilt där hög elektrisk isolering och stabil elektrisk prestanda är viktiga
❉ Som keramiskt underlag för elektronik med hög effekt, chipbärare och halvledarförpackning
❉ Som kylfläns och värmespridare för elektroniska enheter med hög effekt och radiofrekvens
❉ Som dielektriska lager i optisk lagringsmedium
❉ Som idealisk degel- och gjutning av mögelmaterial för tillverkning av AL, CU, AG och PB
På grund av aluminiumnitridkeramiks utmärkta termiska, fysiska, kemiska, elektriska och optiska attribut används det universellt inom andra högeffektiska elektronik, högeffektbelysning, ny energi, halvledare, militär, rymd- och andra fält.
Slutsats
Som ett nytt tekniskt keramiskt material har aluminiumnitrid spelat en viktig roll i många branscher och fält. Med framsteg och genombrott inom aluminium nitridpulverproduktion och beredningsteknologi, såväl som den kontinuerliga innovationen av aluminiumnitridkeramiska komponenter teknik, kommer den att utvidgas ytterligare som en mer optimerad värmeavledning och elektrisk isoleringskomponent i fälten för mikroelektronik, optisk Enheter, IGBT, utsläppskontroll, järnvägstransport, flygsystem och andra fält.