Alumiiniumnitriid (AlN) on suure{0}}jõudlusega täiustatud keraamiline materjal, mis ühendab korraga kaks peamist omadust: väga kõrge soojusjuhtivus ja suurepärane elektriisolatsioon. See haruldane kombinatsioon muudab selle kriitiliseks materjaliks kaasaegsetes suure võimsusega{2}}elektroonikasüsteemides, kus soojuse hajutamist ja elektriohutust tuleb lahendada koos.
Seda kasutatakse laialdaselt sellistes tööstusharudes nagu uued energiasõidukid, 5G-side, fotogalvaanilised energiasalvestid ja kolmanda{1}}põlvkonna pooljuhid, kus soojusjuhtimise jõudlus mõjutab otseselt seadme töökindlust ja eluiga.
Põhidefinitsioon ja struktuur
Alumiiniumnitriid (keemiline valem AlN) on anorgaaniline ühend, mis moodustub tugeva kovalentse sidemega alumiiniumi ja lämmastikuaatomite vahel. See kuulub laia ribalaiusega-keraamiliste pooljuhtmaterjalide klassi.
Puhtal kujul on AlN valge pulbri või läbipaistva kristallina. Tööstusliku kvaliteediga-materjalid on tavaliselt hallid{2}}valged. See ei ole -toksiline, keemiliselt stabiilne ja talub kuni umbes 2200 kraadi temperatuuri, mistõttu sobib see kasutamiseks kõrgel temperatuuril{6}}.
AlN-i stabiilne kristallstruktuur on kuusnurkne wurtsiit-struktuur, mis sarnaneb teemanditaolise{0}}kovalentse võrguga. See tihedalt seotud võre annab AlN-ile selle silmapaistvad termilised, mehaanilised ja elektrilised omadused. Samuti tagab see tugeva stabiilsuse karmides töötingimustes.
Lisaks on AlN-l hea võre sobivus selliste materjalidega nagu galliumnitriid (GaN), muutes selle ideaalseks substraadiks pooljuhtide epitaksiaalseks kasvuks.
Peamised jõudluse eelised
Alumiiniumnitriidi väärtus tuleneb selle võimest ühendada ühes materjalis omadusi, mida tavaliselt on raske saavutada.
1. Kõrge soojusjuhtivus + madal soojuspaisumine
AlN-i teoreetiline soojusjuhtivus on kuni 320 W/m·K, mis on enam kui 10 korda suurem kui alumiiniumoksiidkeraamikal ja umbes 7 korda suurem kui ränil. Masstootmises jäävad tüüpilised väärtused vahemikku 180–260 W/m·K.
Samal ajal on sellel madal soojuspaisumise koefitsient, mis sobib täpselt ränikiipide ja ränikarbiidi seadmetega. See vähendab kütte- ja jahutustsüklite ajal termilist pinget, aidates ära hoida elektroonikapakendite pragunemist ja kihistumist.
2. Suurepärane elektriisolatsioon
Erinevalt elektrit juhtivatest materjalidest nagu ränikarbiid tagab AlN tugeva elektriisolatsiooni, säilitades samas kõrge soojusjuhtivuse. Sellel on kõrge dielektriline tugevus ja väga madal lekkevool. See muudab selle ideaalseks suure-võimsusega elektroonikapakendite jaoks, kus on vaja nii soojuse hajutamist kui ka elektriisolatsiooni.
3. Täiendavad eelised
AlN-i lai ribalaius on umbes 6, 2 eV, mis annab sellele tugeva potentsiaali sügava ultraviolettkiirguse optoelektroonilistes rakendustes.
Sellel on ka kõrge mehaaniline tugevus (Mohsi kõvadus umbes 7–8), hea kulumiskindlus ja tugev keemiline stabiilsus. See talub toatemperatuuril hapete ja leeliste korrosiooni ning säilitab stabiilsuse kõrgel-temperatuuril ja isegi sulametalli keskkonnas.
Tööstuslik rakendus ja töötlemine
Selle kõvaduse ja rabeduse tõttu on alumiiniumnitriidi tavapäraste meetoditega raske töödelda. Täppis-lasertöötlusest on saanud üks tõhusamaid lahendusi AlN-komponentide lõikamiseks ja puurimiseks.
YCLaser pakubülitäpne{0}}keraamiline laserlõikusja puurimissüsteemid, mis on loodud täiustatud materjalide jaoks, nagu AlN, räninitriid (Si₃N4) ja ränikarbiid (SiC). Meie süsteemid sisaldavad küpseid protsessiteeke, mis toetavad stabiilset ja tõhusat tootmist.
Teeme tihedat koostööd klientidega ülemises ja järgnevas tarneahelas, et pakkuda kvaliteetseid{0}}täpseid komponente.
Hindamiseks ja protsessi valideerimiseks on saadaval tasuta proovitestid.
