Нітрыд алюмінію і нітрыд алюмінію

Нітрыд алюмінію (AlN) — ідэальны матэрыял для выкарыстання ў цеплавых прымяненнях. Дзякуючы высокай цеплаправоднасці, ізаляцыйным уласцівасцям і нізкаму каэфіцыенту цеплавога пашырэння, AlN з'яўляецца прывабным матэрыялам, бяспечнай альтэрнатывай аксіду берылію ў прымяненнях паўправадніковай прамысловасці і лёгка апрацоўваецца.

AlN можна апрацоўваць у зялёным, бісквітным або цалкам спечаным стане. Аднак цалкам спечаны матэрыял патрабуе дадатковага часу і майстэрства, каб забяспечыць строгія дапускі.

Высокая цеплаправоднасць

Выдатная цеплаправоднасць нітрыду алюмінію робіць яго выдатным матэрыялам для цеплаадводу ў электронных прыладах. Сучасная электроніка выпрацоўвае вялікую колькасць цяпла, якое павінна хутка адводзіцца; ізаляцыйныя ўласцівасці нітрыду алюмінію дапамагаюць прадухіліць перагрэў, што павышае надзейнасць з цягам часу і падаўжае тэрмін службы кампанентаў.

AlN мае шчыльнасць 3,26 г/см³, а таксама надзвычай высокую цеплаправоднасць у 170 Вт/(м·К), больш чым у пяць разоў вышэйшую за цеплаправоднасць алюмінійнага аксіду і набліжаючуюся да берылію. Аднак, на жаль, цеплаправоднасць AlN можа зніжацца з-за прымешак кіслароду, якія прысутнічаюць у зыходных парашках падчас працэсаў спекнення.

Для павышэння цеплаправоднасці парашок змешваюць з дапаможнымі рэчывамі для сінтэру, такімі як CaO і Y2O3. Затым часцінкі здрабняюць да ўльтратонкіх памераў з дапамогай высокапрадукцыйнага млына, што дазваляе ствараць больш шчыльна ўпакаваныя керамічныя структуры. Гэта стварае шчыльныя керамічныя структуры з выдатнымі цеплаізаляцыйнымі ўласцівасцямі.

Выдатныя цеплавая і электрычная ізаляцыя нітрыду алюмінію робяць яго выдатным матэрыялам для прымянення ў МЭМС, у тым ліку для высокачастотных фільтраў, зборнікаў энергіі і ультрагукавых пераўтваральнікаў. Акрамя таго, яго шырокая забароненая зона, сумяшчальнасць з тэхналогіяй камплементарнага металааксіднага паўправадніка (КМОП) і выдатныя п'езаэлектрычныя ўласцівасці робяць гэты матэрыял прыдатным для многіх МЭМС-прылад, такіх як высокачастотныя фільтры, зборнікі энергіі і ультрагукавыя пераўтваральнікі. Да таго ж, яго механічныя ўласцівасці дазваляюць лёгка апрацоўваць матэрыял.

Высокая электрычная ізаляцыя

Нітрыд алюмінію — гэта нетаксічны керамічны матэрыял з выдатнай цеплаправоднасцю, электраізаляцыяй і нізкай цеплавой экспансіяй, што робіць яго ідэальным для буйных інтэграваных схем, пласцін для адводу цяпла і ўпакоўкі. Акрамя таго, гэты нетаксічны матэрыял устойлівы да плазменнай эрозіі і хімічнай карозіі, а таксама лёгка металізуецца, пакрываецца пластом металу, зварваецца або напаўняецца напальваннем — да таго ж, яго сувязі Al-N забяспечваюць выключную ўстойлівасць да карозіі, акіслення і стомленасці.

Кераміка мае больш высокую цеплаправоднасць і шчыльнасць, чым яе аналагі на аснове алюмініевага аксіду і берылію, пры гэтым маючы меншы каэфіцыент цеплавога пашырэння, чым алюмініевы аксід, для выкарыстання пры больш высокіх тэмпературах, і пераўзыходзячы большасць металаў па ўстойлівасці да плазменнай эрозіі.

Нітрыд алюмінію вылучаецца як прывабны варыянт у электронных прымяненнях дзякуючы нізкай цеплавой праводнасці і выдатным ізаляцыйным уласцівасцям, што ў пэўных выпадках дае альтэрнатыву берылію. Яго меншая шчыльнасць і электрычныя ўласцівасці робяць нітрыд алюмінію асабліва прыдатным матэрыялам для кампанентаў, якія патрабуюць строгіх дапускаў, такіх як радыёчастотныя кампаненты.

Нітрыд алюмінію (AlN) — гэта прывабны матэрыял для прымянення ў мікраэлектрамеханічных сістэмах (МЭМС), такіх як высокачастотныя фільтры і зборнікі энергіі, дзякуючы шырокім забароненым зонам і п'езаэлектрычным уласцівасцям, сумяшчальным з тэхналогіяй дапаўняльных металааксідных паўправаднікоў (КМОП). Акрамя таго, AlN лёгка апрацоўваецца з-за нізкай тэмпературы плаўлення. Аднак яго каэфіцыенты ўсадкі пасля сінтэру могуць ствараць цяжкасці пры захаванні вузкіх дапускаў пры працы з гэтым матэрыялам.

Высокая механічная трываласць

Алюмініевы нітрыд валодае выключнай механічнай трываласцю, што робіць яго выдатным матэрыялам для стварэння керамічных субстратаў для паўправаднікоў. Як адзін з самых трывалых керамічных матэрыялаў, якія выкарыстоўваюцца на сённяшні дзень — з вышэйшай трываласцю на згінанне, чым у карбіду крэмнію і алюмініевага аксіду, — і дзякуючы сваім выдатным цеплаправоднасным уласцівасцям ён таксама прапануе выдатныя электраізаляцыйныя ўласцівасці.

Унікальнае спалучэнне ўласцівасцей нітрыду алюмінію робіць яго ідэальным для прымянення ў энергетыцы і мікраэлектраніцы, і ён часта служыць альтэрнатывай берыліевай аксіду ў электроніцы з-за рызык для здароўя, звязаных з абыходжаннем з BeO. Акрамя таго, нітрыд алюмінію мае значна ніжэйшы каэфіцыент цеплавога пашырэння ў параўнанні як з алюмінаю, так і з берыліевай аксіду, што робіць яго прыдатным для прымянення, якое патрабуе працы пры нізкіх тэмпературах.

Апошнія дасягненні ў тэхналогіі магутнасных паўправаднікоў стварылі павышаную патрэбу ў альтэрнатыўных матэрыялах, якія могуць эфектыўна адводзіць цяпло. Традыцыйныя керамічныя матэрыялы для субстратаў, уключаючы аксід алюмінію (Al2O3) і нітрыд крэмнію (Si3N4), у гэтым плане аказаліся недастатковымі, таму AlGalN вылучыўся ў якасці патэнцыйнага кандыдата дзякуючы сваёй выдатнай цеплаправоднасці.

На жаль, пераход ад алюміны да AlGalN патрабуе працяглай механічнай апрацоўкі ў азотнай атмасферы з доўгімі тэрмінамі выканання для некаторых вытворцаў. Каб пераадолець гэтую перашкоду, некаторыя кампаніі распрацавалі апрацоўваемыя AlN-прадукты, вырабленыя ў выглядзе зліткаў, якія можна апрацоўваць без выкарыстання алмазных інструментаў, а таксама больш эканамічна выгадныя, чым чысты AlN. Гэтыя апрацоўваемыя прадукты таксама можна набыць у некалькіх пастаўшчыкоў, што яшчэ больш скарачае тэрміны выканання.

Высокая ўстойлівасць да акіслення

Нітрыд алюмінію (AlN) — гэта цвёрды нітрыд алюмінію з высокай цеплаправоднасцю і выдатнымі электраізаляцыйнымі ўласцівасцямі. Акрамя таго, устойлівасць AlN да акіслення, зносу і карозіі абараняе яго ад пашкоджанняў пры плаўленні алюмінію, а таксама ад карозіі арсеніду галію; да таго ж ён нетаксічны.

Атмасферны пластык — ідэальны матэрыял для прымянення ў агрэсіўных асяроддзях, бо ён устойлівы да высокіх тэмператур і хімічнага зносу, што робіць яго выдатным матэрыялам для вытрымкі вібрацыі і нагрузак, захоўваючы пры гэтым электраправоднасць і ўстойлівасць да ультрафіялетавага выпраменьвання. Акрамя таго, ён можа вытрымліваць высокія напружанні, а яго механічная трываласць робіць яго прыдатным для супраціву вібрацыі і нагрузкам. Нарэшце, электраправоднасць і ўстойлівасць да ультрафіялетавага выпраменьвання робяць гэты пластык выдатным матэрыялам.

Гэты матэрыял можна апрацоўваць стандартнымі станочнымі інструментамі, бо ён валодае выдатнай механічнай трываласцю і апрацоўвальнасцю. Акрамя таго, яго нізкая шчыльнасць робіць яго прыдатным для лёгкіх кампанентаў і аэракасмічных падсістэм, пры гэтым ён больш трывалы, чым агульнага прызначэння алюмініевыя або медзь-літыя друкаваныя платы FR-4.

Для характарызацыі ўзораў AlN/Si S1 і S4 з рознай таўшчынёй пласта выкарыстоўваўся спектраскапічны эліпсаметр Woollam з зменным вуглом (Лінкальн, штат Небраска, ЗША) з дапамогай зонда XPS, пры гэтым звязаная энергія фотаэлектронаў N 1s была вымерана і склала 396,2 эВ, што добра супадае з эксперыментальнымі данымі.

Алюмініевы нітрыд Shapal Hi M Soft ад Tokuyama забяспечвае выдатную апрацоўвальнасць і высокую механічную трываласць. Ён вырабляецца з дапамогай унікальнага працэсу, у якім для павышэння цвёрдасці дадаецца нітрыд бору, што робіць яго ідэальным для самых розных сфер прымянення.