Aluminia nitrido kaj aluminia nitrido
Aluminia nitrido (AlN) estas ideala materialo por termikaj aplikoj. Kun alta termika konduktiveco, izola propraĵoj kaj malalta koeficiento de termika ekspansio, AlN estas alloga elekto de materialo, sekura alternativo al berilia oksido en aplikoj de la semikonduktora industrio, kaj facile prilaborebla.
AlN povas esti prilaborata en sia verda, biskvita aŭ plene sinterita stato. Tamen plene sinterita materialo postulas plian tempon kaj lertecon por plenumi striktajn toleremojn.
Alta termika konduktiveco
La elstara termika konduktiveco de aluminia nitrido igas ĝin bonega materialo por varmodissipado en elektronikaj aparatoj. Moderna elektroniko produktas grandajn kvantojn da varmo, kiuj devas esti rapide forigitaj; la izolaĵaj ecoj de aluminia nitrido helpas malhelpi troheatiĝon, plibonigante fidindecon kun la tempo kaj plilongigante la vivdaŭron de komponantoj.
AlN havas densecon de 3,26 g/cm3 kaj ankaŭ ekstreme altan termokonduktivecon de 170 W/(m·K), pli ol kvinoble pli grandan ol tiu de alumino kaj preskaŭ atingantan tiun de berilio laŭ termokonduktiveco. Bedaŭrinde, la termokonduktiveco de AlN tamen povas esti reduktita pro oksigenaj malpuraĵoj ĉeestantaj en la komencaj pulvoroj dum sinterigaj procezoj.
Por plibonigi la termikan konduktivecon, oni miksas la pulvoron kun sinterhelpoj kiel CaO kaj Y2O3. Poste oni muelas la partiklojn ĝis ultrafina partiklograndeca distribuo per alt-efikeca muelilo, kio ebligas pli dense pakitajn ceramajn strukturojn. Tio kreas densajn ceramajn strukturojn kun elstaraj termoizolaj propraĵoj.
La supera termika kaj elektra izoleco de aluminia nitrido igas ĝin bonega materialo por MEMS-aplikoj, inkluzive de altfrekvencaj filtriloj, energikolektiloj kaj ultrasonaj transduktiloj. Krome, ĝia larĝa bandbreĉo, kongrueco kun komplementa metaloksida semikonduktora (CMOS) teknologio kaj superaj piezoelektraj ecoj igas ĉi tiun materialon taŭga por multaj MEMS-aparatoj, kiel altfrekvencaj filtriloj, energikolektiloj kaj ultrasonaj transduktiloj. Krome, ĝiaj mekanikaj ecoj permesas ĝin facile formi.
Alta elektra izoliteco
Aluminia nitrido estas netoksa ceramika materialo kun bonega termika konduktiveco, elektra izoleco kaj malalta ekspansio – perfekta por grandskalaj substratoj por varmodissipado en integritaj cirkvitoj kaj por pakadaj aplikoj. Krome, ĉi tiu netoksa materialo rezistas plazman erozion kaj kemian korodon, kaj estas facile metalizebla, plumbebla, brasebla aŭ bras-fiksigebla – krome ĝiaj Al-N-ligoj provizas esceptan reziston kontraŭ korodo, oksidiĝo kaj laceco.
Keramiko havas pli altan termikan konduktivecon kaj densecon ol ĝiaj alumino- kaj berilio-oksidaj ekvivalentoj, dum ĝi havas pli malaltan termikan ekspansian koeficienton ol alumino por aplikoj ĉe pli altaj temperaturoj kaj pli bonan reziston al plasma eroziĝo ol plej multaj metaloj.
Aluminia nitrido elstaras kiel alloga opcio en elektronikaj aplikoj pro sia malalta termika ekspansio kaj bonegaj elektraj izolaĵaj ecoj, provizante alternativan elekton al berilio en certaj kazoj. Ĝia pli malalta denseco kaj elektraj ecoj faras aluminian nitridon aparte taŭga materialo por komponantoj postulantaj striktajn toleremojn, kiel radiofrekvencaj komponantoj.
Aluminia nitrido (AlN) estas alloga materialo por mikroelektromeĥanikaj sistemoj (MEMS) kiel ekzemple altfrekvencaj filtriloj kaj energikolektiloj, kun larĝaj bandbreĉoj kaj piezoelektraj ecoj kongruaj kun komplementa metaloksida semikonduktilo (CMOS) teknologio. Krome, AlN povas esti facile prilaborata pro sia malalta fandopunkto. Tamen, ĝiaj ŝrumpadaj indicoj post sinterado povas esti defio por konservi striktajn toleremojn kun ĉi tiu materialo.
Alta mekanika forteco
Aluminia nitrido posedas esceptan mekanikan fortecon, kio faras ĝin bonega materialo por krei ceramajn substratojn por duonkonduktiloj. Kiel unu el la plej fortaj ceramikaj materialoj nuntempe uzataj – kun pli alta fleksebla forteco ol silicia karbido kaj aluminia oksido – kaj danke al ĝiaj elstaraj termikaj konduktivaj ecoj, ĝi ankaŭ ofertas elstarajn elektrajn izolecojn.
La unika kombino de ecoj de aluminia nitrido igas ĝin ideala por potencaj kaj mikroelektronikaj aplikoj, kaj ĝi ofte servas kiel alternativo al berilia oksido en elektroniko pro la sanriskoj asociitaj kun manipulado de BeO. Krome, aluminia nitrido havas multe pli malaltan koeficienton de termika ekspansio kompare kun kaj alumino kaj berilia oksido, kio igas ĝin taŭga por aplikoj postulantaj malalt-temperaturan funkciadon.
Lastatempaj progresoj en potenca semikonduktila teknologio kreis pliigitan bezonon de alternativaj materialoj, kiuj povas efike disipigi varmon. Tradiciaj ceramikaj substrataj materialoj, inkluzive de aluminiooksido (Al2O3) kaj silicnitrido (Si3N4), pruviĝis nesufiĉaj en ĉi tiu rilato, do AlGalN aperis kiel ebla kandidato pro sia supera termika konduktiveco.
Bedaŭrinde, la transiro de alumino al AlGalN postulas ampleksan maŝinadon en nitrogena atmosfero kun longaj livertempoj por iuj fabrikantoj. Por superi ĉi tiun obstaklon, kelkaj kompanioj evoluigis maŝineblajn AlN-produktojn fabrikitajn kiel biletoj, kiuj povas esti prilaboritaj sen uzi diamantajn ilojn kaj estas pli kostefikaj ol pura AlN. Tiuj maŝineblaj produktoj ankaŭ estas haveblaj de pluraj provizantoj, kio eĉ pli mallongigas la livertempojn.
Alta oksidiĝa rezisto
Aluminia nitrido (AlN) estas solida nitrido de aluminio kun alta termika konduktiveco kaj bonegaj elektrizolaj ecoj. Krome, la rezisto de AlN al oksidiĝo, abrazio kaj korodo protektas ĝin kontraŭ damaĝoj kaŭzitaj de la fandado de aluminio kaj de la korodo de galioarsenido; plie ĝi estas netoksa.
Atmosfera plasto estas ideala materialo por aplikoj en severaj medioj, ĉar ĝi povas elteni altajn temperaturojn kaj kemian abrazion, kio faras ĝin perfekta por elteni vibradon kaj streĉon dum ĝi restas elektre konduktiva kaj rezista al UV-radiado. Krome, ĝi ankaŭ toleras altajn tensiojn, kaj ĝia mekanika forto igas ĝin taŭga por rezisti vibradon kaj streĉon. Fine, elektra konduktiveco kaj rezisto al UV-radiado faras ĉi tiun plaston bonega materialo.
Ĉi tiu materialo povas esti prilaborita per normaj maŝiniloj, ofertante elstaran mekanikan fortecon kaj prilaboreblecon. Krome, ĝia malalta denseco igas ĝin taŭga por malpezaj komponantoj kaj aerospacaj subsistemoj, dum ĝi estas pli daŭrema ol FR-4-tabuloj, ĝeneralaj aluminiaj PCB-oj aŭ kupro-verŝitaj PCB-oj.
Woollam-spektroskopia elipsometro kun variabla angulo (Lincoln, NE, Usono) estis uzata por karakterizi S1- kaj S4-AlN/Si-specimenojn kun diversaj filmdikecoj per XPS-sondilo, kun la ligenergio de la N 1s-fotoelektrona pinto mezurita je 396,2 eV, kio bone kongruas kun eksperimentaj datumoj.
La aluminia nitrida materialo Shapal Hi M Soft de Tokuyama ofertas superan maŝineblecon kaj mekanikan fortecon, fabrikita per unika procezo, kiu aldonas boran nitridon por pliigita malmoleco – perfekta por vasta gamo da aplikoj.
