Overlegen isolering og styrke - førsteklasses løsninger med aluminiumnitrid

Aluminiumnitrid (AlN), som er en del af gruppe III-nitrider, har enestående egenskaber, herunder overlegen varmeledningsevne, elektrisk modstand, lav varmeudvidelse og ikke-toksicitet. AlN kan fremstilles ved hjælp af metoder som direkte nitrering og karbotermisk reduktion af aluminiummetal.

Valley Designs AlN-keramiske substrater giver hurtig varmeafledning og er et ideelt materialevalg til hybrid-, effekt- og RF/mikrobølgeelektronik. Deres overlegne dielektriske styrkeegenskaber og isoleringsegenskaber gør AlN-keramiske substrater til et oplagt materiale.

Høj termisk ledningsevne

Aluminiumnitrid har oplevet en enorm efterspørgsel på grund af teknologiske fremskridt inden for elektroniske enheder og udstyr, især på grund af dets overlegne varmeledningsevne, som muliggør effektiv varmeafledning fra elektroniske komponenter. Desuden beskytter AlN disse komponenter mod korrosion forårsaget af miljøer med høje temperaturer, samtidig med at det giver større elektrisk isolering end keramiske BeO-substrater.

Med sin fremragende kemiske stabilitet kan dette materiale modstå hårde forhold som oxidation, syre- og alkalikorrosion, anvendelser ved høje temperaturer og anvendelser med ultraviolet (UV) lys som f.eks. optoelektronik.

Aluminiumnitrid adskiller sig fra BeO ved, at det er ugiftigt og sikkert at håndtere, selv i industrielle omgivelser, og at det kan metalliseres direkte ved hjælp af DCB (Direct Copper Bonding), hvilket gør det særligt anvendeligt i effektelektronik, RF/mikrobølgeapplikationer, epitaktisk vækst af galliumnitridbaserede halvlederenheder som RF-forstærkere og LED'er.

Fremragende elektrisk isolering

Aluminiumnitrid (AlNi) er et miljøvenligt alternativ til berylliumoxid i hybrid-, effekt- og mikrobølgeelektronik, hvor der er brug for et elektrisk isolerende, ikke-giftigt substratmateriale. Desuden matcher dets lave termiske ekspansionsprofil siliciumskivematerialers, hvilket giver mulighed for varmestyring, samtidig med at højtydende elektronik kører med maksimal effektivitet.

Aluminiumnitrid tjener et integreret formål i optoelektronik, da det fungerer som substrat for lysdioder med galliumnitrid (GaN) og forbedrer enhedens ydeevne og levetid, mens dets overlegne termiske styringsegenskaber gør det til en vigtig komponent i termiske grænsefladematerialer (TIM'er) og andre isoleringslag.

Aluminiumnitrid adskiller sig markant fra de fleste keramiske materialer såsom zirkoniumoxidhærdet aluminiumoxid (ZTA) ved, at det kan modstå hurtige temperaturændringer uden at få termisk chok, mens dets fremragende slidstyrke gør det til et fremragende materiale til brug på slidstærke overflader som sensorer, lejer og dele af værktøjsmaskiner. Desuden giver dets fremragende varmeledningsevne en effektiv vej til hurtig varmeafledning i disse barske miljøer, samtidig med at det forbedrer de tribologiske egenskaber - vigtige egenskaber i udstyr, der er designet til at fungere i sådanne barske miljøer.

Lav varmeudvidelse

Aluminiumnitrid har en usædvanlig lav varmeudvidelseskoefficient (CTE), hvilket betyder, at temperaturændringer ikke får det til at udvide sig eller trække sig væsentligt sammen, hvilket gør det til et ideelt substratmateriale til højhastighedselektronik og LED-belysning, hvor varmeudvikling og strømtab skal minimeres.

Aluminiumnitrid er en fremragende elektrisk isolator, der beskytter mod strømgennemgang og energilækage. Som sådan er aluminiumnitrid et attraktivt materialevalg til elektroniske substrater, isolatorer og komponenter, der skal være kompatible med galliumnitridbaserede LED'er.

AIN er et ideelt ikke-giftigt keramisk materiale til mange højtydende Green Tech-anvendelser, herunder trækkraft (tog og metrosystemer), elproduktion (vindenergi og vandkraft), hybridelektriske køretøjer, hvor elektricitet, der genereres under bremsning, genvindes til elproduktion, samt varmestyringsenheder som kobbermetalliserede aluminiumnitridbånd eller netformede 3D-enhedsstrukturer for at imødekomme stigende krav til varmestyring. Surmet er i gang med at udvikle nye aluminiumnitridprodukter for at imødekomme de stigende krav til varmestyring i disse anvendelser.

Fremragende korrosionsbestandighed

Aluminiumnitrid er meget korrosionsbestandigt og velegnet til barske miljøer, hvor andre materialer ikke kan. Det modstår kemiske angreb fra de fleste syrer og baser, samtidig med at det har en ekstremt høj glasovergangstemperatur og slidstyrke. Desuden er aluminiumnitrid ugiftigt og biokompatibelt, hvilket gør det velegnet til medicinsk udstyr.

Aluminiumnitridbelægning kan påføres forskellige substrater som wolframcarbid eller rustfrit stål for at give korrosions- og slidegenskaber og er med succes blevet afsat på komponenter som akustiske bølgesensorer, lejer og dele til værktøjsmaskiner.

Aluminiumnitridkeramik har en usædvanlig høj varmeledningsevne på 170 W/mk, den højeste blandt Valley's keramiske materialer. På grund af dets elektriske isolering og dielektriske egenskaber er dette materiale et fremragende valg til printkort; desuden gør dets lave varmeudvidelse det muligt for designere af højeffektmoduler at bruge aluminiumnitridkeramik sammen med siliciumkomponenter, når de bygger moduler.

På grund af dets overlegne tribologiske egenskaber anvendes aluminiumoxidbaserede belægninger i vid udstrækning i forskellige industrielle anvendelser som bearbejdningsværktøjer, skæreblade og optiske filtre. Desuden fungerer dette basismateriale som rygraden i mikroelektronik og LED-belysningsteknologier.

Høj styrke

Aluminiumnitrids høje styrke gør det til et fremragende isolationsmateriale til brug i elektroniske applikationer, der kræver overlegne mekaniske egenskaber, såsom bil- eller luftfartsmiljøer, hvor vibrationsniveauerne er høje. På grund af den lave varmeudvidelse og de elektriske modstandsegenskaber forsvinder varmen hurtigt fra printkort af aluminiumnitrid, så de ikke overophedes, og komponenterne i dem går i stykker - noget, der især er nyttigt i vibrationsmiljøer som f.eks. bilproducenternes bilforhandlere eller i rumfartsmiljøer.

Varmeledningsevne på op til 170 W/mK ved stuetemperatur og dielektriske egenskaber gør berylliumoxid (beO) substratmaterialer til ideelle alternativer i mange halvlederapplikationer, mens dets ugiftige natur muliggør bearbejdning uden risiko eller beskyttelsesmasker, som normalt ville være påkrævet, når man arbejder med beO-substratmaterialer.

Tokuyamas mikropulver og granulat med ekstremt lave urenhedsniveauer kombineret med unikke fremstillingsteknikker til nitridreduktion hjælper med at producere sintrede legemer med enestående fysiske egenskaber, herunder stærk mekanisk styrke, en række muligheder for overfladebehandling og tolerancer samt høj varmeledningsevne.