Vrhunska izolacija i čvrstoća – premium rješenja na bazi aluminijskog nitrida

Aluminijum nitid (AlN), kao dio nitrida Grupe III, odlikuju izvanredna svojstva uključujući izvrsnu toplotnu provodljivost, električnu otpornost, nisku toplotnu ekspanziju i netoksičnost. AlN se može proizvesti metodama poput direktne nitridacije i karbotermičke redukcije aluminijskog metala.

AlN keramičke podloge kompanije Valley Design omogućavaju brzo rasipanje toplote i predstavljaju idealan materijal za hibridne, snage i RF/mikrotalasne elektroničke primjene. Njihova vrhunska dielektrička ojačavajuća svojstva i izolacione karakteristike čine AlN keramičke podloge materijalom prvog izbora.

Visoka toplotna provodljivost

Nitrid aluminija doživio je ogromnu potražnju zbog tehnološkog napretka elektroničkih uređaja i opreme, posebno zbog svoje superiorne toplotne provodljivosti koja omogućava efikasno rasipanje toplote iz elektroničkih komponenti. Nadalje, AlN štiti ove komponente od korozije uzrokovane visokim temperaturama, istovremeno pružajući bolju električnu izolaciju od keramičkog podloge BeO.

Sa svojom izvrsnom hemijskom stabilnošću, ovaj materijal može izdržati teške uslove kao što su oksidacija, korozija kiselinama i alkalijama, primjene na visokim temperaturama i primjene u ultraljubičastom (UV) zračenju, kao što je optoelektronika.

Aluminij-nitrid se razlikuje od BeO po tome što je netoksičan i siguran za rukovanje čak i u industrijskim uslovima, kao i po tome što se može direktno metalizirati pomoću DCB-a (Direct Copper Bonding), što ga čini posebno korisnim u snaznoj elektronici, RF/mikrotalasnim primjenama i epitaksijalnom rastu poluvodičkih uređaja na bazi galij-nitrida, poput RF pojačala i LED dioda.

Izvrsna električna izolacija

Aluminij-nitrid (AlNi) predstavlja ekološki prihvatljivu alternativu berilij-oksidu u hibridnim, snagsim i mikrotalasnim elektroničkim primjenama koje zahtijevaju električno izolirajući, netoksični podložni materijal. Nadalje, njegov niski profil toplinske ekspanzije podudara se s profilom materijala silicijskih pločica, omogućavajući upravljanje toplinom i održavanje visokosnažne elektronike pri vršnoj efikasnosti.

Aluminijum nitid ima ključnu ulogu u optoelektronici jer služi kao podloga za LED diode na bazi galijum nitida (GaN), poboljšavajući performanse i dugovječnost uređaja, dok njegova vrhunska svojstva upravljanja toplotom čine ga vitalnom komponentom u termalnim interfejsnim materijalima (TIM) i drugim izolacionim slojevima.

Aluminijum-nitrid se značajno razlikuje od većine keramičkih materijala, kao što je cirkonijumom ojačana alumina (ZTA), po tome što može izdržati nagle promjene temperature bez doživljavanja toplotnog šoka, dok ga izvrsna otpornost na habanje čini odličnim materijalom za upotrebu na površinama otpornim na habanje, poput senzora, ležajeva i dijelova mašinskih alata. Nadalje, njegova izvrsna toplotna provodljivost omogućava efikasan put za brzo rasipanje toplote u ovim zahtjevnim okruženjima, istovremeno poboljšavajući tribološka svojstva – ključna svojstva kod opreme dizajnirane za uspješno funkcionisanje u takvim zahtjevnim uslovima.

Nisko toplinsko širenje

Nitrid aluminija se odlikuje izuzetno niskim koeficijentom toplinske ekspanzije (CTE), što znači da promjene temperature ne uzrokuju značajno širenje ili skupljanje, čineći ga idealnim materijalom za podlogu u primjenama visokobrzinske elektronike i LED rasvjete, gdje je potrebno minimizirati stvaranje topline i gubitak snage.

Nitrid aluminija je izvanredan električni izolator, koji pruža zaštitu od protoka struje i curenja energije. Kao takav, nitrid aluminija predstavlja atraktivnu materijalnu opciju za elektroničke podloge, izolatore i komponente koje moraju biti kompatibilne s LED diodama na bazi galijumovog nitrida.

AIN je idealan netoksični keramički materijal za mnoge primjene zelene tehnologije visokih performansi, uključujući pogon (željeznice i metro sistemi), proizvodnju električne energije (vjetroelektrane i hidroelektrane), hibridna električna vozila u kojima se električna energija generirana tokom kočenja vraća u proizvodnju energije, kao i uređaje za upravljanje toplotom poput aluminijum-nitridnih traka metaliziranih bakrom ili 3D mrežastih struktura uređaja kako bi se zadovoljile rastuće zahtjeve za upravljanje toplotom. Surmet razvija nove proizvode od aluminijskog nitrida kako bi zadovoljio ove rastuće zahtjeve za upravljanje toplotom u ovim primjenama.

Izvrsna otpornost na koroziju

Aluminijum nitid je izuzetno otporan na koroziju i pogodan za zahtjevna okruženja u kojima drugi materijali ne mogu opstati. Otporan je na hemijski napad većine kiselina i baza, a istovremeno se odlikuje izuzetno visokom temperaturom staklenog prijelaza i otpornošću na abraziju. Nadalje, aluminijum nitid je netoksičan i biološki kompatibilan, što ga čini pogodnim za medicinske uređaje.

Premaz od aluminijum-nitrida može se nanijeti na različite podloge, poput karbida volframa ili nehrđajućeg čelika, kako bi se osigurala antikorozivna i otpornost na habanje, te je uspješno nanesen na komponente poput senzora akustičnih valova, ležajeva i dijelova za mašinske alate.

Keramika na bazi aluminij-nitrida ima izuzetno visoku toplotnu provodnost od 170 W/mK, najvišu među Valleyjevim keramičkim materijalima. Zbog svoje električne izolacije i dielektričnih svojstava, ovaj materijal predstavlja izvrstan izbor za tiskane pločice; dodatno, nisko toplotno širenje omogućava dizajnerima visokosilnih modula da pri izradi modula koriste keramiku na bazi aluminij-nitrida uz silicijske komponente.

Zahvaljujući svojim superiornim tribološkim svojstvima, premazi na bazi alumine široko se koriste u raznim industrijskim primjenama poput alata za obradu, reznog noža i optičkih filtera. Nadalje, ovaj osnovni materijal služi kao okosnica mikroelektronike i LED rasvjetnih tehnologija.

Visoka čvrstoća

Visoka čvrstoća aluminijum nitrida čini ga izvrsnim izolacionim materijalom za upotrebu u elektronskim primjenama koje zahtijevaju vrhunska mehanička svojstva, kao što su automobilski ili vazduhoplovni uslovi gdje su nivoi vibracija visoki. Zbog niskog toplotnog širenja i električne otpornosti, toplota se brzo odvodi iz aluminijum nitridnih štampanih pločica, pa se one ne pregrijavaju i komponente u njima ne doživljavaju kvar – što je posebno korisno u uslovima vibracija, poput automobilskih salona ili vazduhoplovnih okruženja.

Temperaturna provodljivost do 170 W/mK na sobnoj temperaturi i dielektrična svojstva čine oksid berilija (BeO) idealnom alternativom u mnogim primjenama poluvodiča, dok njegova netoksična priroda omogućava obradu bez rizika ili zaštitnih maski koje bi inače bile potrebne pri radu s BeO podlogama.

Tokuyamina mikro praha i granule, koje se mogu pohvaliti izuzetno niskim nivoima nečistoća, u kombinaciji s jedinstvenim tehnikama proizvodnje za redukciju nitrida, pomažu u proizvodnji sinteriranih tijela s izvanrednim fizičkim svojstvima, uključujući visoku mehaničku čvrstoću, razne opcije završne obrade površine i tolerancije te visoku toplinsku provodljivost.