Нитрид алюминия

Нитрид алюминия (AlN) - это высокоэффективный современный керамический материал, известный своей исключительной теплопроводностью, превосходной электроизоляцией и отличной механической прочностью. Химическая формула нитрида алюминия - AlN, состоящая из атомов алюминия и азота, соединенных в гексагональную кристаллическую структуру.
В отличие от многих других видов керамики, керамика из нитрида алюминия сочетает в себе высокую теплопроводность и низкую диэлектрическую проницаемость, что делает ее идеальным выбором для применения в тех областях, где требуется как эффективный теплоотвод, так и электроизоляция.
Обладая свойствами, превосходящими традиционную керамику, такую как глинозем, в определенных областях, нитрид алюминия AlN стал незаменимым материалом в полупроводниковой, электронной, аэрокосмической промышленности и производстве энергетических устройств.

Основные преимущества нитрида алюминия

Керамика из нитрида алюминия отличается сочетанием превосходных физических и химических характеристик, которые делают ее лучшим выбором по сравнению со многими традиционными материалами.

Наиболее существенным преимуществом AlN является высокая теплопроводность нитрида алюминия, которая обычно составляет от 170 до 200 Вт/мК и может быть даже выше. Это ставит его в один ряд с такими металлами, как медь, что резко контрастирует с традиционной керамикой, например глиноземом. Такая высокая теплопроводность нитрида алюминия позволяет быстро и эффективно отводить тепло от чувствительных электронных компонентов, предотвращая перегрев и обеспечивая долговечность устройства.

AlN - превосходный электроизолятор с высокой диэлектрической прочностью и низкой диэлектрической проницаемостью. На сайте диэлектрическая проницаемость нитрида алюминия обычно составляет около 8,8. Такие низкие диэлектрические потери делают его идеальным материалом для высокочастотных приложений, где целостность сигнала имеет решающее значение.

КТЭ AlN очень похож на КТЭ кремния (Si). Это свойство очень важно для упаковки полупроводников, поскольку оно минимизирует тепловое напряжение и деформацию между чипом и подложкой при перепадах температур, повышая тем самым надежность всей упаковки.

Керамика из нитрида алюминия Обладает высокой прочностью на изгиб и твердостью, что позволяет ему выдерживать значительные механические нагрузки. Это делает его пригодным для использования в конструктивных элементах, требующих как термической, так и механической прочности.

Он демонстрирует сильную устойчивость к коррозии под воздействием расплавленных металлов, различных газов, используемых при производстве полупроводников, и широкого спектра химических веществ, обеспечивая стабильность в жестких условиях эксплуатации.

В отличие от оксида бериллия (BeO), еще одной керамики с высокой теплопроводностью, нитрид алюминия нетоксичен, что делает его более безопасным в производстве и обращении.

Меры предосторожности

Керамика из нитрида алюминия вступает в химическую реакцию с такими жидкостями, как неорганические кислоты, сильные основания и вода, и медленно растворяется, поэтому ее нельзя непосредственно погружать в такие материалы. Однако нитрид алюминия устойчив к большинству расплавленных солей, включая хлориды и криолит.

Нитрид алюминия Применение керамики

Керамика на основе нитрида алюминия (AlN) широко используется во многих высокотехнологичных отраслях благодаря своей превосходной теплопроводности и электроизоляционным свойствам. Они широко используются в полупроводниковой и электронной упаковке, служат теплоотводящими подложками для мощных устройств, таких как IGBT-модули и светодиоды, обеспечивая стабильную работу. В автомобильной электронике AlN является ключевым теплоотводящим материалом для силовых модулей электромобилей и систем управления аккумуляторами. Кроме того, AlN играет важную роль в микроволновом и радиочастотном оборудовании, медицинских приборах, аэрокосмической и оборонной промышленности, обеспечивая высокоэффективные решения для рассеивания тепла и электроизоляции.

Применение передовой керамики в автомобилестроении
Применение передовой керамики в промышленном оборудовании
Применение передовой керамики в общем производстве
Применение усовершенствованной керамики в химической промышленности, производстве пластмасс и резины
Передовые керамические компоненты для аэрокосмической промышленности
Применение передовой керамики в полупроводниковой и электронной промышленности
техническая керамика, используемая в медицинских приборах
Применение передовой керамики в нефтегазовой промышленности

Доступные марки нитрида алюминия

Компания Great Ceramic предлагает керамику из нитрида алюминия AlN различных марок для удовлетворения разнообразных инженерных требований:

Основные свойства нитрида алюминия

Недвижимость AlN-170 (стандарт) AlN-200 (модернизированный) AlN-230 (Ultra)
Теплопроводность (Вт/м-К) ≥170 ≥200 ≥230
Объемное сопротивление (Ω-см) >1×1014 >1×1014 >1×1014
Диэлектрическая прочность (кВ/мм) >15 >15 >15
Коэффициент теплового расширения (CTE) (×10-⁶/K) ~4.5 ~4.5 ~4.5
Прочность на изгиб (МПа) 300 - 400 350 - 450 350 - 450
Максимальная рабочая температура (°C, в инертной атмосфере) ≥1000 ≥1000 ≥1000
Содержание кислорода (wt%) 0.5 - 1.0 ≤0.5 ≤0.3
Позиционирование по стоимости Экономика Высокая производительность Сверхвысокая производительность
Типовые применения Упаковка для силовой электроники общего назначения, теплоотводящие подложки для светодиодов Мощные полупроводниковые модули, радиочастотные/микроволновые устройства Сверхмощные модули SiC/GaN, мощные лазеры, терморегулирование военного класса

*Значения являются типичными свойствами материала и могут изменяться в зависимости от конфигурации изделий и процесса производства. Для получения более подробной информации, пожалуйста, обращайтесь связаться с нами.

*Нитрид алюминия легко окисляется на поверхности, образуя слой глинозема. Это помогает защитить материал, но влияет на теплопроводность (глинозем составляет около 30 Вт/мК). В окислительной атмосфере это происходит при температуре около 700℃. В инертной атмосфере слой защищает AlN при температуре около 1350℃. Когда температура выше этой, происходит объемное окисление.

Области применения нитрида алюминия

Керамика из нитрида алюминия сочетает в себе высокую теплопроводность, отличную электроизоляцию, низкую диэлектрическую проницаемость и коэффициент теплового расширения, близкий к кремнию, что делает ее универсальным материалом, пригодным для многочисленных промышленных применений. Ниже перечислены наиболее распространенные и влиятельные варианты использования продуктов из нитрида алюминия в различных областях:

  • Подложки из нитрида алюминия
  • Подложки для электронной упаковки
  • Радиаторы и термораспределители
  • Детали полупроводниковых приборов
  • Изоляторы и носители
  • Компоненты терморегулирования
  • Керамические тигли
  • Керамические трубки, стержни и кольца
  • Прецизионные детали на заказ
Керамическая подложка из нитрида алюминия
Керамические шайбы из нитрида алюминия
Лазерная резка подложки из нитрида алюминия
Плунжер из алюмооксидной керамики
Керамическая трубка из нитрида алюминия
Керамическая проставка из нитрида алюминия
Поверхность металлизированной керамики
Керамическая печатная плата из нитрида алюминия

Обработка нитрида алюминия

Компания Great Ceramic предлагает керамику из нитрида алюминия AlN, обладающую высокой чистотой и исключительной теплопроводностью, что делает ее идеальным решением для приложений, требующих как превосходного теплоотвода, так и электроизоляции. Нитрид алюминия может быть сформирован несколькими методами, включая сухое прессование, изостатическое прессование, литье под давлением и ленточное литье, в зависимости от требуемой геометрии и характеристик изделия.

Спекание - важнейший этап производства керамики из нитрида алюминия. Высокотемпературное спекание в атмосфере азота обеспечивает плотность материала, сохраняя его тепловые и электрические свойства. Как и глиноземистая керамика, нитрид алюминия AlN в процессе спекания усаживается примерно на 20%, что затрудняет получение точных размеров в "зеленом" состоянии. В результате для соблюдения точных допусков и сложных геометрических форм необходима прецизионная обработка после спекания.

Из-за высокой твердости и хрупкости нитрид алюминия требует применения специализированных технологий, таких как алмазное шлифование, лазерная или ультразвуковая обработка. Компания Great Ceramic использует передовые системы обработки керамики с ЧПУ для производства сложных деталей, от подложек из нитрида алюминия до сложных заказных компонентов.

Обладая полным набором современного технологического оборудования и обширным техническим опытом, компания Great Ceramic предлагает комплексные решения - от выбора материала и оптимизации конструкции до прецизионной обработки и сборки - обеспечивая высококачественные и высокопроизводительные керамические изделия из нитрида алюминия для самых сложных применений.

Прецизионная обработка керамики с ЧПУ

Фрезерные, токарные и шлифовальные работы с ЧПУ с допусками на уровне микронов.

Шлифовка и полировка керамики

Полировка поверхностей для получения гладких поверхностей и поверхностей оптического качества.

Техническая керамическая лазерная резка

Лазерное сверление и резка для сложных геометрических форм.

Сборки с керамической и металлической пайкой

Металлизация (Mo/Mn, W) для пайки керамики к металлу.

Часто задаваемые вопросы

Нитрид алюминия (AlN) - это керамическое соединение (химическая формула нитрида алюминия: AlN) с высокой теплопроводностью и электроизоляцией, используемый в электронных подложках и терморегулировании.

Да - AlN - это техническая керамика (неорганический, неметаллический, жаропрочный материал), широко классифицируемая как керамика для электронных и термических применений.

Нитрид алюминия имеет смешанный характер связи: преимущественно ковалентную с некоторым ионным вкладом - эта гибридная связь способствует его высокой теплопроводности и изоляционному электрическому поведению.

Основные области применения: Подложки из нитрида алюминия AlN, теплораспределители/радиаторы, полупроводниковая арматура, радиочастотные компоненты и любые приложения, требующие высокой теплопроводности в сочетании с электроизоляцией.

В AlN азот обычно имеет степень окисления -3 (Al - +3, N -3), что согласуется с формальным представлением о соединении Al³⁺/N³-.

О механической обработке см. раздел "Обработка и производство" выше. Производство (как сделать нитрид алюминия) обычно осуществляется с помощью контролируемого нитридирования или карботермических методов с последующим спеканием; для производства требуются промышленные печи и контролируемая атмосфера - обратитесь к нашей команде инженеров за консультацией по индивидуальному процессу.

Эксперт по передовому производству керамики

Почему стоит выбрать керамику Great Ceramic для нитрида алюминия

  • Мы имеем большой опыт в прецизионном производстве подложек из нитрида алюминия, деталей и нестандартных конструкций.
  • Наши технические специалисты помогут вам оптимизировать функциональность и технологичность конструкции вашей детали.
  • Мы можем изготовить материалы и формы в соответствии с конкретными требованиями.
  • Мы обеспечиваем быстрое и качественное обслуживание клиентов в Северной Америке, Европе и Азии.

Свяжитесь с нами Сегодня

Готовы воплотить в жизнь свои керамические проекты?
Обратитесь в компанию Great Ceramic, чтобы получить индивидуальные решения по обработке керамики, отвечающие самым высоким стандартам.