Керамика из нитрида алюминия (AlN)
Керамика из нитрида алюминия (AlN) — это современный технический керамический материал, широко используемый в силовой электронике, полупроводниковых устройствах и системах теплового управления. Благодаря уникальному сочетанию высокой теплопроводности, отличной электрической изоляции и соответствующего теплового расширения, керамика из нитрида алюминия является идеальным решением для применений, где критически важны эффективное рассеивание тепла и электрическая надежность.
Компания Great Ceramic поставляет высококачественные керамические материалы из нитрида алюминия и предлагает услуги по прецизионной обработке, отвечающие строгим техническим требованиям европейских промышленных предприятий.
Перейти к
Что такое керамика из нитрида алюминия?
Алюминий-нитридная керамика представляет собой ковалентно связанную композитную керамику, состоящую в основном из алюминия и азота. Она имеет гексагональную кристаллическую структуру, которая обеспечивает эффективную передачу фононов, что приводит к значительно более высокой теплопроводности по сравнению с традиционной оксидной керамикой.
В отличие от оксида бериллия (BeO), керамика из нитрида алюминия обеспечивает сопоставимые тепловые характеристики. без опасений по поводу токсичности, что делает их более безопасными и подходящими для современных электронных и промышленных сред.
Марки керамики из нитрида алюминия
Компания Great Ceramic предлагает керамику из нитрида алюминия AlN различных марок для удовлетворения разнообразных инженерных требований:
Нитрид алюминия керамический (AlN-170)
Стандартная керамика из нитрида алюминия (AlN) - это современный керамический материал, сочетающий в себе высокую теплопроводность и отличные электроизоляционные свойства. Он обладает низким коэффициентом теплового расширения и высокой теплостойкостью при сохранении хорошей механической прочности, что делает его ключевым материалом для электронной упаковки и терморегулирования. Керамика AlN стандартного класса обеспечивает баланс между производительностью и стоимостью и широко используется в системах терморегулирования для промышленной электроники и силовых устройств.
Основные характеристики
Типовые применения
Производство и обработка
Керамика из нитрида алюминия стандартного класса обычно производится из порошка нитрида алюминия высокой чистоты с использованием процесса горячего прессования (ГП) с добавлением агломерата. Для снижения стоимости и поддержания стабильных характеристик в состав керамики AlN стандартного класса включают вспомогательное средство для спекания (например, оксид иттрия), чтобы повысить плотность спекания. Алмазные инструменты обычно используются для прецизионной резки, шлифовки и полировки, чтобы обеспечить точность размеров и качество поверхности подложки.
AlN-200 Улучшенный нитрид алюминия
Керамика из нитрида алюминия марки AlN-200 - это современный керамический материал с высокой теплопроводностью и электроизоляционными свойствами. Благодаря теплопроводности, достигающей 200 Вт/(м-К) и выше, он занимает верхнюю строчку в спектре характеристик керамики из нитрида алюминия. Разработанный специально для мощной электроники, оптоэлектроники и устройств, требующих экстремального терморегулирования, он обеспечивает теплопроводность, приближающуюся к медной, сохраняя при этом отличные механические свойства, в сочетании с низкими характеристиками теплового расширения, не имеющими аналогов среди алюмооксидной керамики.
Основные характеристики
Типовые применения
Производство и обработка
Для производства керамики AlN-200 обычно используется порошок нитрида алюминия высокой чистоты. Сверхвысокая плотность и теплопроводность достигаются благодаря оптимизированной рецептуре и высокотемпературному спеканию без давления или горячему изостатическому прессованию (HIP). В процессе производства содержание кислорода строго контролируется (обычно <0,5 масс%) для обеспечения максимального межкристаллитного теплообмена. Готовые подложки часто подвергаются прецизионной шлифовке, полировке и металлизации (например, покрытие Mo/Mn или Ti/Cu) для облегчения последующей пайки и электронной упаковки.
AlN-230 Ultra Aluminum Nitride Ceramic
Керамика из нитрида алюминия марки AlN-230 - это передовой технический керамический материал со сверхвысокой теплопроводностью (≥230 Вт/(м-К)), представляющий собой высший класс характеристик в семействе нитрида алюминия. Сохраняя превосходную электроизоляцию, он достигает теплопроводности, близкой или даже превышающей теплопроводность некоторых металлов, что делает его идеальным для приложений, требующих экстремального теплоотвода и мощной электронной упаковки.
По сравнению со стандартными (150-180 Вт/(м-К)) и высококачественными (200 Вт/(м-К)) AlN, AlN-230 обеспечивает улучшенные характеристики терморегулирования, значительно снижая температуру спаев устройств, продлевая срок их службы и позволяя создавать конструкции с более высокой плотностью мощности.
Основные характеристики
Типовые применения
Производство и обработка
Керамика марки AlN-230 изготавливается из порошка нитрида алюминия сверхвысокой чистоты со строго контролируемым содержанием кислорода (обычно ≤0,3 масс%). Они производятся с использованием оптимизированной системы спекающих добавок и высокотемпературных процессов спекания без давления или горячего изостатического прессования (HIP). Плотная микроструктура и чрезвычайно низкое термическое сопротивление границ зерен способствуют их сверхвысокой теплопроводности.
Готовые подложки прецизионно шлифуются и полируются с обеих сторон, чтобы обеспечить допуск по толщине и плоскостность поверхности. Также доступна обработка металлизацией (например, покрытие Ti/Cu или Mo/Mn) для удовлетворения требований к пайке электронной упаковки.
Керамика BN+AlN (композитная)
Композитная керамика BN+AlN - это современные керамические материалы, изготовленные путем сочетания гексагонального нитрида бора (h-BN) и нитрида алюминия (AlN) в определенном соотношении. Они сочетают в себе высокую теплопроводность, электроизоляцию и отличную обрабатываемость.
Этот материал сочетает в себе высокую теплопроводность, высокую изоляцию и низкое тепловое расширение AlN с низкой плотностью, хорошей смазкой и легкой обрабатываемостью BN. Он идеально подходит для электронных и промышленных применений, требующих эффективного терморегулирования, легких конструкций и сложного изготовления.
Характеристики материала
Типовые применения
Процесс подготовки
Композитная керамика BN+AlN обычно производится путем равномерного смешивания порошка нитрида алюминия высокой чистоты и порошка гексагонального нитрида бора, а затем изготавливается методом горячего прессования или горячего изостатического прессования (HIP). Регулируя содержание BN, можно гибко изменять теплопроводность, прочность и технологичность материала, достигая баланса между производительностью и стоимостью обработки.
Основные свойства нитрида алюминия
Алюминий-нитридная керамика ценится за свои сбалансированные тепловые, электрические и механические характеристики.
данные о механических, термических и электрических свойствах
| 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.
Точная обработка керамики из 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 глиноземная 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.
Фрезерные, токарные и шлифовальные работы с ЧПУ с допусками на уровне микронов.
Полировка поверхностей для получения гладких поверхностей и поверхностей оптического качества.
Нитрид алюминия Продукты и детали
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:
Связанные продукты
Типичные области применения в европейской промышленности
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.
Автомобильная электроника
Силовая электроника (Германия и Финляндия)
Системы возобновляемой энергии
