Aluminum Nitride Ceramic for Thermal Management Parts
Great Ceramic supplies aluminum nitride ceramic components for compact electronics and semiconductor assemblies that need fast heat spreading and electrical insulation.
We manufacture AlN substrates, discs, plates, washers, spacers, tubes, metallized parts, and drawing-based components for prototypes, small batches, and repeat production.
Przejdź do
Czym jest ceramika z azotku glinu?
Ceramika z azotku glinu to kowalencyjnie związany związek ceramiczny składający się głównie z aluminium i azotu. Charakteryzuje się heksagonalną strukturą krystaliczną, która umożliwia wydajny transport fononów, co skutkuje znacznie wyższą przewodnością cieplną w porównaniu do tradycyjnej ceramiki tlenkowej.
W przeciwieństwie do tlenku berylu (BeO), ceramika z azotku glinu zapewnia porównywalną wydajność termiczną bez obaw o toksyczność, dzięki czemu są bezpieczniejsze i bardziej odpowiednie dla nowoczesnych środowisk elektronicznych i przemysłowych.
Gatunki ceramiki z azotku glinu
W Great Ceramic oferujemy ceramikę z azotku glinu AlN w wielu gatunkach, aby spełnić różnorodne wymagania inżynieryjne:
Ceramika z azotku glinu (AlN-170)
Standardowa ceramika z azotku glinu (AlN) to zaawansowany materiał ceramiczny, który łączy wysoką przewodność cieplną z doskonałymi właściwościami izolacji elektrycznej. Charakteryzuje się niskim współczynnikiem rozszerzalności cieplnej i wysoką odpornością na ciepło przy zachowaniu dobrej wytrzymałości mechanicznej, co czyni go kluczowym materiałem w opakowaniach elektronicznych i zarządzaniu termicznym. Standardowa ceramika AlN zapewnia równowagę między wydajnością a kosztami i jest szeroko stosowana w systemach zarządzania termicznego dla elektroniki przemysłowej i urządzeń zasilających.
Kluczowe cechy
Typowe zastosowania
Produkcja i obróbka skrawaniem
Ceramika z azotku glinu klasy standardowej jest zwykle wytwarzana z proszku azotku glinu o wysokiej czystości przy użyciu procesu prasowania na gorąco (HP) wspomaganego spiekaniem. Aby obniżyć koszty i utrzymać stabilną wydajność, ceramika AlN klasy standardowej zawiera w składzie środek wspomagający spiekanie (taki jak tlenek itru) w celu zwiększenia gęstości spiekania. Narzędzia diamentowe są zwykle używane do precyzyjnego cięcia, szlifowania i polerowania w celu zapewnienia dokładności wymiarowej podłoża i jakości powierzchni.
Ulepszony azotek aluminium AlN-200
Ceramika z azotku glinu klasy AlN-200 to zaawansowany materiał ceramiczny o wysokiej przewodności cieplnej i właściwościach izolacji elektrycznej. Dzięki przewodności cieplnej sięgającej 200 W/(m-K) i więcej, plasuje się na szczycie spektrum wydajności ceramiki z azotku glinu. Zaprojektowany specjalnie dla elektroniki o dużej mocy, optoelektroniki i urządzeń wymagających ekstremalnego zarządzania temperaturą, oferuje przewodność cieplną zbliżoną do miedzi przy zachowaniu doskonałych właściwości mechanicznych, w połączeniu z niską rozszerzalnością cieplną niezrównaną przez ceramikę z tlenku glinu.
Kluczowe cechy
Typowe zastosowania
Produkcja i przetwarzanie
Ceramika AlN-200 zazwyczaj wykorzystuje proszek azotku glinu o wysokiej czystości. Bardzo wysoką gęstość i przewodność cieplną uzyskuje się dzięki zoptymalizowanemu składowi i wysokotemperaturowemu spiekaniu bezciśnieniowemu lub prasowaniu izostatycznemu na gorąco (HIP). Podczas procesu produkcyjnego zawartość tlenu jest ściśle kontrolowana (zazwyczaj <0,5 wt%), aby zmaksymalizować międzykrystaliczny transfer ciepła. Gotowe podłoża często poddawane są precyzyjnemu szlifowaniu, polerowaniu i metalizacji (np. powlekaniu Mo/Mn lub Ti/Cu) w celu ułatwienia późniejszego lutowania i pakowania elektroniki.
AlN-230 Ultra Ceramiczny azotek glinu
Ceramika z azotku glinu klasy AlN-230 to zaawansowany techniczny materiał ceramiczny o bardzo wysokiej przewodności cieplnej (≥230 W/(m-K)), reprezentujący najwyższą klasę wydajności w rodzinie azotku glinu. Zachowując doskonałą izolację elektryczną, osiąga przewodność cieplną zbliżoną lub nawet przekraczającą przewodność niektórych metali, dzięki czemu idealnie nadaje się do zastosowań wymagających ekstremalnego rozpraszania ciepła i opakowań elektronicznych o dużej mocy.
W porównaniu do standardowego (150-180 W/(m-K)) i wysokiej jakości (200 W/(m-K)) AlN, AlN-230 oferuje lepszą wydajność zarządzania temperaturą, znacznie zmniejszając temperaturę złącza urządzenia, wydłużając żywotność urządzenia i umożliwiając projektowanie urządzeń o większej gęstości mocy.
Kluczowe cechy
Typowe zastosowania
Produkcja i przetwarzanie
Ceramika klasy AlN-230 jest wytwarzana z proszku azotku glinu o bardzo wysokiej czystości i ściśle kontrolowanej zawartości tlenu (zazwyczaj ≤0,3 wt%). Są one wytwarzane przy użyciu zoptymalizowanego systemu dodatków do spiekania i wysokotemperaturowego spiekania bezciśnieniowego lub prasowania izostatycznego na gorąco (HIP). Ich gęsta mikrostruktura i wyjątkowo niski opór cieplny na granicy ziaren przyczyniają się do ich bardzo wysokiej przewodności cieplnej.
Gotowe podłoża są precyzyjnie szlifowane i polerowane po obu stronach, aby zapewnić tolerancję grubości i płaskość powierzchni. Dostępne są również obróbki metalizacyjne (takie jak powlekanie Ti/Cu lub Mo/Mn), aby spełnić wymagania dotyczące lutowania opakowań elektronicznych.
Ceramika BN+AlN (kompozytowa)
Ceramika kompozytowa BN+AlN to zaawansowane materiały ceramiczne wytwarzane przez połączenie sześciokątnego azotku boru (h-BN) i azotku glinu (AlN) w określonym stosunku. Łączą one w sobie wysoką przewodność cieplną, izolację elektryczną i doskonałą obrabialność.
Materiał ten łączy w sobie wysoką przewodność cieplną, wysoką izolacyjność i niską rozszerzalność cieplną AlN z niską gęstością, dobrą smarownością i łatwością obróbki BN. Jest idealny do zastosowań elektronicznych i przemysłowych wymagających wydajnego zarządzania ciepłem, lekkich konstrukcji i złożonej produkcji.
Charakterystyka materiału
Typowe zastosowania
Proces przygotowania
Ceramika kompozytowa BN+AlN jest zwykle wytwarzana poprzez równomierne mieszanie proszku azotku glinu o wysokiej czystości i proszku sześciokątnego azotku boru, a następnie wytwarzanie ich poprzez prasowanie na gorąco lub prasowanie izostatyczne na gorąco (HIP). Dostosowanie zawartości BN może elastycznie zmieniać przewodność cieplną, wytrzymałość i przetwarzalność materiału, osiągając równowagę między wydajnością a kosztami przetwarzania.
Kluczowe właściwości azotku glinu
Ceramika z azotku glinu jest ceniona za zrównoważone właściwości termiczne, elektryczne i mechaniczne.
Dane dotyczące właściwości mechanicznych, termicznych i elektrycznych
| Nieruchomość | AlN-170 (Standard) | AlN-200 (ulepszony) | AlN-230 (Ultra) |
|---|---|---|---|
| Przewodność cieplna (W/m-K) | ≥170 | ≥200 | ≥230 |
| Rezystywność objętościowa (Ω-cm) | >1×1014 | >1×1014 | >1×1014 |
| Wytrzymałość dielektryczna (kV/mm) | ＞15 | ＞15 | ＞15 |
| Współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE) (×10-⁶/K) | ~4.5 | ~4.5 | ~4.5 |
| Wytrzymałość na zginanie (MPa) | 300 - 400 | 350 - 450 | 350 - 450 |
| Maksymalna temperatura pracy (°C, w atmosferze obojętnej) | ≥1000 | ≥1000 | ≥1000 |
| Zawartość tlenu (wt%) | 0.5 - 1.0 | ≤0.5 | ≤0.3 |
| Pozycjonowanie kosztów | Gospodarka | Wysoka wydajność | Bardzo wysoka wydajność |
| Typowe zastosowania | Ogólne opakowania elektroniki mocy, podłoża radiatorów LED | Moduły półprzewodnikowe dużej mocy, urządzenia RF/mikrofalowe | Moduły SiC/GaN o ultrawysokiej mocy, lasery wysokiej mocy, zarządzanie termiczne klasy wojskowej |
*Wartości są typowymi właściwościami materiału i mogą się różnić w zależności od konfiguracji produktu i procesu produkcyjnego. Aby uzyskać więcej informacji, prosimy o kontakt skontaktuj się z nami.
*Azotek glinu jest łatwy do utlenienia na powierzchni, która tworzy warstwę tlenku glinu. Pomaga to chronić materiał, ale wpływa na przewodność cieplną (tlenek glinu wynosi około 30 W/mK). W atmosferze utleniającej występuje to w temperaturze około 700 ℃. W atmosferze obojętnej warstwa chroni AlN w temperaturach do około 1350 ℃. Gdy temperatura jest wyższa niż ta, następuje utlenianie masowe.
Precyzyjna obróbka ceramiki z azotku glinu
Great Ceramic oferuje ceramikę z azotku glinu AlN o wysokiej czystości i wyjątkowej przewodności cieplnej, co czyni ją idealną do zastosowań wymagających zarówno doskonałego rozpraszania ciepła, jak i izolacji elektrycznej. Azotek aluminium może być formowany za pomocą kilku metod, w tym prasowania na sucho, prasowania izostatycznego, formowania wtryskowego i odlewania taśmowego, w zależności od wymaganej geometrii i wydajności produktu.
Spiekanie jest krytycznym etapem produkcji ceramiki z azotku glinu. Spiekanie w wysokiej temperaturze w atmosferze azotu zapewnia zagęszczenie przy jednoczesnym zachowaniu właściwości termicznych i elektrycznych materiału. Podobnie jak w przypadku ceramiki z tlenku glinu, azotek glinu AlN kurczy się podczas spiekania o około 20%, co sprawia, że osiągnięcie precyzyjnych wymiarów w stanie zielonym jest trudne. W rezultacie, aby uzyskać dokładne tolerancje i złożone geometrie, konieczna jest precyzyjna obróbka po spiekaniu.
Ze względu na wysoką twardość i kruchość, azotek aluminium wymaga specjalistycznych technik, takich jak szlifowanie diamentowe, obróbka laserowa lub obróbka ultradźwiękowa. Great Ceramic wykorzystuje zaawansowane systemy obróbki ceramicznej CNC do produkcji skomplikowanych części, od podłoży z azotku glinu po złożone komponenty niestandardowe.
Dzięki pełnemu zestawowi zaawansowanych urządzeń do przetwarzania i rozległej wiedzy technicznej, Great Ceramic zapewnia kompleksowe rozwiązania - od wyboru materiału i optymalizacji projektu po precyzyjną obróbkę i montaż - zapewniając wysokiej jakości, wysokowydajne produkty ceramiczne z azotku glinu do najbardziej wymagających zastosowań.
Frezowanie, toczenie i szlifowanie CNC z zachowaniem tolerancji na poziomie mikronów.
Polerowanie powierzchni w celu uzyskania gładkich wykończeń i powierzchni o jakości optycznej.
Produkty i części z azotku glinu
Ceramika z azotku glinu łączy w sobie wysoką przewodność cieplną, doskonałą izolację elektryczną, niską stałą dielektryczną i współczynnik rozszerzalności cieplnej zbliżony do krzemu, co czyni je wszechstronnymi materiałami nadającymi się do wielu zastosowań przemysłowych. Poniżej przedstawiono najbardziej powszechne i wpływowe przypadki wykorzystania produktów z azotku glinu w różnych dziedzinach:
Powiązane produkty
Typowe zastosowania w przemyśle europejskim
Ceramika z azotku glinu (AlN) jest szeroko stosowana w wielu branżach zaawansowanych technologii ze względu na doskonałą przewodność cieplną i właściwości izolacji elektrycznej. Są one szeroko stosowane w opakowaniach półprzewodnikowych i elektronicznych, służąc jako podłoża rozpraszające ciepło dla urządzeń o dużej mocy, takich jak moduły IGBT i diody LED, zapewniając stabilną pracę. W elektronice samochodowej AlN jest kluczowym materiałem rozpraszającym ciepło w modułach zasilania pojazdów elektrycznych i systemach zarządzania akumulatorami. Ponadto AlN odgrywa ważną rolę w urządzeniach mikrofalowych i radiowych, urządzeniach medycznych oraz w przemyśle lotniczym i obronnym, zapewniając wysokowydajne rozwiązania w zakresie rozpraszania ciepła i izolacji elektrycznej.
Elektronika samochodowa
Elektronika mocy (Niemcy i Finlandia)
Systemy energii odnawialnej
