Špičková izolace a pevnost - prémiové řešení z nitridu hliníku

Nitrid hliníku (AlN), součást nitridů skupiny III, se může pochlubit výjimečnými vlastnostmi, včetně vynikající tepelné vodivosti, elektrické odolnosti, nízké tepelné roztažnosti a netoxičnosti. AlN lze vyrábět metodami, jako je přímá nitridace a karbotermická redukce kovového hliníku.

Keramické substráty AlN společnosti Valley Design zajišťují rychlý odvod tepla a jsou ideální volbou materiálu pro hybridní, výkonové a RF/mikrovlnné elektronické aplikace. Díky svým vynikajícím dielektrickým zpevňujícím vlastnostem a izolačním vlastnostem jsou keramické substráty AlN vhodným materiálem.

Vysoká tepelná vodivost

Nitrid hliníku zaznamenal obrovskou poptávku díky technologickému pokroku v elektronických zařízeních a vybavení, zejména díky své vynikající tepelné vodivosti, která umožňuje účinný odvod tepla z elektronických součástek. Kromě toho AlN chrání tyto komponenty před korozí způsobenou vysokými teplotami prostředí a zároveň poskytuje lepší elektrickou izolaci než keramický substrát BeO.

Díky své vynikající chemické stabilitě odolává tento materiál náročným podmínkám, jako je oxidace, koroze kyselinami a zásadami, aplikace při vysokých teplotách a ultrafialovému (UV) záření, například v optoelektronice.

Nitrid hliníku se od BeO liší tím, že je netoxický a bezpečný i v průmyslovém prostředí, a také tím, že je přímo metalizovaný pomocí DCB (Direct Copper Bonding), což jej činí zvláště užitečným ve výkonové elektronice, VF/mikrovlnných aplikacích, epitaxním růstu polovodičových zařízení na bázi nitridu galia, jako jsou VF zesilovače a LED diody.

Vynikající elektrická izolace

Nitrid hliníku (AlNi) představuje ekologicky šetrnou alternativu k oxidu berylnatému v aplikacích hybridní, výkonové a mikrovlnné elektroniky, které vyžadují elektricky izolující, netoxický substrátový materiál. Jeho nízký profil tepelné roztažnosti navíc odpovídá profilu křemíkových materiálů, což umožňuje řídit teplo a zároveň udržovat výkonnou elektroniku v provozu s maximální účinností.

Nitrid hliníku slouží v optoelektronice jako substrát pro LED diody z nitridu galia (GaN), čímž zlepšuje výkon a životnost zařízení, a díky svým vynikajícím vlastnostem v oblasti tepelného managementu je důležitou součástí materiálů tepelného rozhraní (TIM) a dalších izolačních vrstev.

Nitrid hliníku se výrazně liší od většiny keramických materiálů, jako je například zirkonem tvrzený oxid hlinitý (ZTA), tím, že odolává rychlým změnám teploty, aniž by utrpěl tepelný šok, a jeho vynikající odolnost proti otěru z něj činí vynikající materiál pro použití na površích odolných proti opotřebení, jako jsou senzory, ložiska a součásti obráběcích strojů. Kromě toho jeho vynikající tepelná vodivost zajišťuje účinnou cestu pro rychlý odvod tepla v těchto náročných prostředích a zároveň zlepšuje tribologické vlastnosti - což jsou základní vlastnosti zařízení určených pro úspěšný provoz v těchto náročných prostředích.

Nízká tepelná roztažnost

Nitrid hliníku se může pochlubit výjimečně nízkým koeficientem tepelné roztažnosti (CTE), což znamená, že při změnách teploty nedochází k jeho výraznému rozpínání nebo smršťování, což z něj činí ideální materiál pro substráty v aplikacích vysokorychlostní elektroniky a osvětlení LED, kde je třeba minimalizovat produkci tepla a ztráty energie.

Nitrid hliníku je vynikající elektrický izolant, který chrání před proudem a únikem energie. Proto je nitrid hliníku atraktivní volbou pro elektronické substráty, izolátory a komponenty, které musí být kompatibilní s LED diodami na bázi nitridu galia.

AIN je ideální netoxický keramický materiál pro mnoho vysoce výkonných aplikací zelené techniky, včetně trakce (vlaky a metro), výroby energie (větrná energie a vodní energie), hybridních elektrických vozidel, kde se elektřina vyrobená při brzdění vrací zpět do výroby energie, a také zařízení pro tepelný management, jako jsou pásky z nitridu hliníku metalizované mědí nebo síťové 3-D struktury zařízení, které splňují rostoucí požadavky na tepelný management. Společnost Surmet vyvíjí nové produkty z nitridu hliníku, které mají řešit rostoucí požadavky na tepelný management v těchto aplikacích.

Vynikající odolnost proti korozi

Nitrid hliníku je vysoce odolný proti korozi a je vhodný do náročných podmínek, kam jiné materiály nemohou. Odolává chemickému působení většiny kyselin a zásad a zároveň se vyznačuje extrémně vysokou teplotou skelného přechodu a odolností proti oděru. Nitrid hliníku je navíc netoxický a biokompatibilní, takže je vhodný pro zdravotnické přístroje.

Povlak nitridu hliníku lze nanášet na různé substráty, jako je karbid wolframu nebo nerezová ocel, a zajistit tak antikorozní vlastnosti a vlastnosti proti opotřebení, a byl úspěšně nanesen na součásti, jako jsou senzory akustických vln, ložiska a součásti obráběcích strojů.

Keramika z nitridu hliníku má mimořádně vysokou tepelnou vodivost 170 W/mk, což je nejvyšší hodnota mezi keramickými materiály společnosti Valley. Díky svým elektroizolačním a dielektrickým vlastnostem je tento materiál vynikající volbou pro desky s plošnými spoji; jeho nízká tepelná roztažnost navíc umožňuje konstruktérům vysoce výkonných modulů používat při stavbě modulů vedle křemíkových součástek také keramiku z nitridu hliníku.

Povlaky na bázi oxidu hlinitého jsou díky svým vynikajícím tribologickým vlastnostem široce využívány v různých průmyslových aplikacích, jako jsou obráběcí nástroje, řezné nože a optické filtry. Kromě toho tento základní materiál slouží jako základ pro mikroelektroniku a technologie LED osvětlení.

Vysoká pevnost

Vysoká pevnost nitridu hliníku z něj činí vynikající izolační materiál pro použití v elektronických aplikacích, které vyžadují vynikající mechanické vlastnosti, jako je například automobilové nebo letecké prostředí s vysokou úrovní vibrací. Díky své nízké tepelné roztažnosti a vlastnostem elektrického odporu se teplo z desek plošných spojů z nitridu hliníku rychle odvádí, takže se nepřehřívají a nezpůsobují poruchy součástek v nich - což je obzvláště užitečné v prostředí plném vibrací, jako jsou automobilové prodejny výrobců automobilů nebo prostředí v leteckém průmyslu.

Tepelná vodivost až 170 W/mK při pokojové teplotě a dielektrické vlastnosti činí ze substrátových materiálů na bázi oxidu berylnatého (beO) ideální alternativu pro mnoho polovodičových aplikací, přičemž jejich netoxická povaha umožňuje obrábění bez rizika a ochranných masek, které by byly při práci se substrátovými materiály na bázi beO běžně nutné.

Mikroprášek a granule Tokuyama s extrémně nízkou úrovní nečistot v kombinaci s jedinečnými výrobními technikami redukce nitridů pomáhají vyrábět slinutá tělesa s výjimečnými fyzikálními vlastnostmi, včetně vysoké mechanické pevnosti, řady možností povrchové úpravy a tolerancí a vysoké tepelné vodivosti.