Aluminio nitruroa eta aluminio nitruroa

Aluminio nitruroa (AlN) aplikazio termikoetarako material egokia da. Termikoki eroankortasun handia, isolamendu propietateak eta termikoki hedapen koefiziente txikia dituelako, AlN material erakargarria da, semikondukzio industriaren aplikazioetan Berilio oxidoaren alternatiba segurua eta erraz mekanizagarria.

AlN freska, biskotxa edo erabat sinterizatuta dagoen egoeran mekanizatu daiteke. Hala ere, erabat sinterizatutako materialak denbora eta trebetasun gehigarriak eskatzen ditu tolerantzia zorrotzak betetzeko.

Termikako eroankortasun handia

Aluminio nitridoaren bero-eroankortasun bikainak material ezin hobea bihurtzen du gailu elektronikoetako bero-difusiorako. Elektronika modernoek bero kopuru handia sortzen dute, eta azkar disipatu behar da; aluminio nitridoaren isolamendu-propietateek berotze gehiegirik ez gertatzea bermatzen laguntzen dute, denboran zehar fidagarritasuna handituz eta osagaien bizitza luzatuz.

AlNk 3,26 g/cm3-ko dentsitatea du, eta 170 W/(m·K) termiko-konduktibitate oso handia, aluminarenaren bost aldiz baino handiagoa eta berylliaren termiko-konduktibitatearen mailara heltzen dena. Hala ere, sinterizazio-prozesuetan hasierako hautsean dauden oxigeno-zikinztatzaileek AlNren termiko-konduktibitatea murriztu dezakete.

Termikako eroankortasuna hobetzeko, hautsa CaO eta Y2O3 bezalako sinterizazio-laguntzaileekin nahasten da. Ondoren, partikulak ultrafin tamainako partikula-banaketa lortzeko birrindu egiten dira errendimendu handiko birringailu baten bidez, zeramika-egiturak estuagoak izan daitezen ahalbidetuz. Horrela, isolamendu termiko bikaineko zeramika-egitura trinkoak sortzen dira.

Aluminio nitridoaren isolamendu termiko eta elektriko bikainek MEMS aplikazioetarako material bikaina bihurtzen dute, hala nola maiztasun handiko iragazkiak, energia biltzaileak eta ultrasoinu-transduktoreak. Gainera, banda-zabalera handiak, osagarri metal-oxido erdieroaleen (CMOS) teknologiaren bateragarritasunak eta piezoelektrizitate propietate bikainek material hau egokia bihurtzen dute MEMS gailu askorentzat, hala nola maiztasun handiko iragazkiak, energia biltzaileak eta ultrasoinu-transduktoreak. Era berean, bere propietate mekanikoek erraz moldatzeko aukera ematen dute.

Isolamendu elektriko handia

Aluminio nitruroa toxikorik gabeko zeramika-materiala da, bero-eroankortasun bikaina, isolamendu elektrikoa eta hedapen txikia dituena – eskala handiko zirkuitu integratuen bero-dissipazioko substratu eta ontziratzeko aplikazioetarako ezin hobea. Gainera, material toxikorik gabeko honek plazma-erosioari eta korrosio kimikoari eusten dio, eta erraz metalizatu, estali, brasatu edo brasatu daiteke – eta bere Al-N loturek korrosioarekiko, oxidazioarekiko eta nekearekiko erresistentzia paregabea eskaintzen dute.

Keramikak bere alumina eta beryllia baliokideek baino eroankortasun termiko handiagoa eta dentsitate handiagoa du, eta tenperatura altuko aplikazioetarako alumina baino hedapen koefiziente txikiagoa eta metalez gehienek baino plasma-erosioarekiko erresistentzia hobea eskaintzen du.

Aluminio nitruroa aukera erakargarri bat da aplikazio elektronikoetan, bere termikoko hedapen txikia eta isolamendu elektriko bikainagatik, eta kasu batzuetan berylliarentzako alternatiba bat eskaintzen du. Bere dentsitate txikiagoak eta propietate elektrikoek aluminio nitruroa material bereziki egokia bihurtzen dute tolerantzia estuak eskatzen dituzten osagaietarako, hala nola maiztasun erradioko osagaietarako.

Aluminio nitruroa (AlN) material erakargarria da mikroelektromekaniko sistemetarako (MEMS), hala nola maiztasun handiko iragazki eta energia biltzaileetarako, banda-zabalera handiak eta piezoelektrizitate propietateak baititu, osagarri metal-oxido erdieroaleen teknologia (CMOS)ekin bateragarriak. Gainera, AlN erraz mekanizatu daiteke bere urtze-puntu baxuari esker. Hala ere, sinterizazioaren ondorengo uzkurdura-tasek zaildu dezakete material honekin tolerantzia estuak mantentzea.

Mekanikako indar handia

Aluminio nitridoak mekanikoki indar paregabea du, eta, beraz, erdieroaleentzako zeramikazko substratuak sortzeko material bikaina da. Gaur egun erabiltzen diren zeramikazko material indartsuenetako bat izanik – silizio karburoa eta aluminio oxidoa baino tolesteko indar handiagoa duena – eta bere bero-eroankortasun bikainari esker, isolamendu elektriko bikaina ere eskaintzen du.

Aluminio nitridoaren propietateen konbinazio bereziak potentzia eta mikroelektronikako aplikazioetarako egokia bihurtzen du, eta askotan elektronikan berilio oxidoaren alternatiba gisa erabiltzen da BeO manipulatzeak dakartzan osasun arriskuengatik. Gainera, aluminio nitridoak alumina eta berilio oxidoarekin alderatuta termikoko zabalkuntza koefiziente askoz txikiagoa du, tenperatura baxuko eragiketarik behar duten aplikazioetarako egokia izanik.

Indar-semikondukzioen teknologiaren azken aurrerapenek beroa modu eraginkorrean xahutu dezaketen material alternatiboen beharra handitu dute. Ohiko zeramikazko substratu-materialek, hala nola aluminio dioxidoa (Al2O3) eta silizio nitruroa (Si3N4), ez dute nahikoa emaitza eman alor honetan; beraz, AlGalN hautagai potentzial gisa agertu da bere eroankortasun termiko bikainagatik.

Zoritxarrez, Alumina-tik AlGalN-era aldatzeak nitrogeno-atmosfera batean mekanizazio zabala eskatzen du, eta fabrikatzaile batzuentzat hornikuntza-epe luzeak ditu. Oztopo hori gainditzen laguntzeko, enpresa batzuek AlN mekanizagarria duten billet moduko produktuak garatu dituzte, diamantezko tresnarik gabe mekaniza daitezkeenak eta AlN purua baino merkeagoak. Produktu mekanizagarri hauek hainbat hornitzaileengandik ere lor daitezke, hornikuntza-epeak are gehiago murriztuz.

Oxidazioarekiko erresistentzia handia

Aluminio nitruroa (AlN) aluminiozko nitruro solidoa da, bero-eroankortasun handikoa eta isolamendu elektriko bikainekoa. Gainera, AlN-k oxidazioarekiko, marruskadurarekiko eta korrosioarekiko duen erresistentziak aluminioaren urtzeagatik eta galio arseniduaren korrosioagatik sortutako kalteetatik babesten du; gainera, ez da toxikoa.

Atmosferako plastikoa inguru gogorretan aplikatzeko material ezin hobea da, tenperatura altuak eta higadura kimikoa jasateko gai delako, bibrazioari eta estresari aurre egiteko material aproposa bihurtuz, aldi berean eroankortasun elektrikoa mantenduz eta UV erradiazioarekiko erresistentea izanik. Gainera, tentsio altuak ere jasaten ditu, eta bere indar mekanikoak bibrazioari eta estresari aurre egiteko egokia bihurtzen du. Azkenik, eroankortasun elektrikoa eta UV erradiazioarekiko erresistentzia plastiko hau material bikaina bihurtzen dute.

Material hau makineria-tresna estandarrez mekanizatu daiteke, indar mekaniko bikaina eta mekanizagarritasun ona eskainiz. Gainera, dentsitate baxuak pisu arineko osagai eta aeronautikako azpisistemetarako egokia bihurtzen du, eta FR-4 aluminiozko edo kobrez isuritako PCB orokorretatik iraunkorragoa da.

Woollam-eko angelua aldakorreko espektroskopiako elipsoimetroa (Lincoln, NE, AEB) erabili zen S1 eta S4 AlN/Si laginak karakterizatzeko, XPS sonda batekin, N 1s fotoelektronen gailurreko lotura-energia 396,2 eV neurtuta, eta hori esperimentu-daturekin ondo bat dator.

Tokuyamaren Shapal Hi M Soft aluminio nitrurozko materialak makineragarritasun bikaina eta indar mekaniko handia eskaintzen ditu, gogortasuna handitzeko bor nitruroa gehitzen duen prozesu berezi baten bidez ekoiztua – aplikazio aniztasun zabalerako ezin hobea.