Nitride na aluminium da Nitride na aluminium

Aluminum Nitride (AlN) kayan aiki ne mai kyau don amfani a aikace-aikacen zafi. Tare da gagarumar gudanar da zafi, kaddarorin rufewa da ƙaramin ƙimar faɗaɗar zafi, AlN ya zama zaɓi mai jan hankali, madadin aminci ga Beryllium Oxide a aikace-aikacen masana'antar semikondakta, kuma mai sauƙin sarrafawa.

Ana iya sarrafa AlN a matsayin kore, a matsayin biskit, ko a matsayin da aka yi sintering gaba ɗaya. Duk da haka, kayan da aka yi sintering gaba ɗaya yana buƙatar ƙarin lokaci da ƙwarewa domin cika tsauraran iyaka.

Babban gudanar da zafi

Kyakkyawan gudanar da zafi na aluminium nitride yana sanya shi kayan da ya dace don fitar da zafi a na'urorin lantarki. Na'urorin lantarki na zamani suna samar da zafi mai yawa wanda dole ne a fitar da shi cikin sauri; kaddarorin rufin zafi na aluminium nitride suna taimakawa wajen hana yin zafi fiye da kima, suna ƙara amintuwa da tsawaita rayuwar sassa.

AlN na da ƙimar cunkoso na 3.26 g/cm3, da kuma matuƙar girman gudanarwar zafi na 170 W/(m-K), fiye da sau biyar na alumina kuma kusan beryllia dangane da gudanarwar zafi. Abin takaici, ana iya rage gudanarwar zafin AlN ta hanyar ƙazantar iskar oxygen da ke cikin foda na farko yayin sintering.

Don inganta gudanarwar zafi, ana haɗa foda da abubuwan taimakawa wajen sintering kamar CaO da Y2O3. Sannan ana nika ƙwayoyin zuwa ƙananan girman ƙwayoyi matuƙar ƙanana ta amfani da injin nika mai aiki sosai, wanda ke ba da damar samun tsarin seramiki mai matuƙar cunkoso. Wannan yana haifar da tsarin seramiki mai cunkoso tare da kyakkyawan kaddarorin rufin zafi.

Ingantacciyar rufin zafi da wutar lantarki na aluminium nitride sun sa shi kayan da ya dace sosai don aikace-aikacen MEMS, ciki har da matattarar igiyoyi masu yawan mitar, na'urorin tattara makamashi da na'urorin sauya sautin ultrasonic. Bugu da ƙari, faɗin tazara band ɗinsa, dacewarsa da fasahar semiconductor oxide na ƙarfe mai cike gurbin (CMOS) da kuma kyawawan halayen piezoelectric sun sa wannan kayan ya dace da yawancin na'urorin MEMS kamar matattarar igiyoyi masu yawan mitar, na'urorin tattara makamashi da na'urorin sauya sautin ultrasonic. Haka kuma, halayen inji na kayan suna ba da damar a siffanta shi cikin sauƙi.

Babban rufewar wutar lantarki

Aluminum nitride kayan seramiki ne mara guba mai ƙwararren gudanar da zafi, kariyar wutar lantarki da ƙarancin faɗaɗa – ya dace sosai don manyan substrates na fitar da zafi na kewayen haɗe-haɗe da aikace-aikacen marufi. Bugu da ƙari, wannan kayan mara guba yana jure lalacewar plasma da tsatsa na sinadarai, kuma ana iya yin masa metalization, lulluɓewa, haɗawa da tagulla ko brazing cikin sauƙi – ƙari ga haka, haɗin Al-N ɗinsa yana ba da juriya ta musamman ga tsatsa, oksidation da gajiya.

Ceramic yana da ƙarin gagarumin watsawar zafi da ƙarfi na nauyi fiye da alumina da beryllia, yayin da yake da ƙaramin ƙimar faɗaɗa fiye da alumina don aikace-aikacen zazzabi mai girma, kuma yana da ƙarin juriya ga lalacewar plasma fiye da yawancin ƙarafa.

Nitride na aluminium ya fito fili a matsayin zaɓi mai jan hankali a aikace-aikacen lantarki saboda ƙarancin faɗaɗa sa saboda zafi da kyakkyawan halayen rufewar wutar lantarki, yana ba da madadin beryllia a wasu lokuta. Ƙarancin nauyinsa da halayen wutar lantarki sun sa nitride na aluminium ya zama kayan da ya dace musamman ga sassa masu buƙatar daidaito mai ƙarfi, kamar sassan rediyo-frenƙwensiya.

Aluminum Nitride (AlN) kayan aiki ne mai jan hankali don aikace-aikacen tsarin microelectromechanical (MEMS) kamar matattarar igiyoyi masu yawan mitar da na'urorin tattara makamashi, wanda ke da tazara mai faɗi a band ɗin lantarki da halayen piezoelectric da suka dace da fasahar semiconductor oxide na ƙarfe mai cike gurbin (CMOS). Bugu da ƙari, ana iya sarrafa AlN cikin sauƙi saboda ƙananan matakin narkewarsa. Duk da haka, yawan raguwa da yake yi bayan sintering na iya zama ƙalubale wajen kiyaye matakan daidaito masu tsauri da wannan kayan.

Ƙarfi mai yawa na injiniya

Aluminum nitride na da ƙarfi na injiniya mai ban mamaki, wanda ya sa shi kayan da ya dace sosai wajen ƙirƙirar tushe na seramiki ga semikondukta. A matsayin ɗaya daga cikin kayan seramiki mafi ƙarfi da ake amfani da su a halin yanzu – tare da ƙarfin lankwasawa mafi girma fiye da silicon carbide da aluminum oxide – kuma saboda kyakkyawar gwanintarsa wajen watsawa zafi, yana kuma ba da kyakkyawar kariya daga wutar lantarki.

Haɗuwar kaddarorin aluminum nitride na musamman ya sa ya dace sosai don aikace-aikacen wutar lantarki da microelectronics, kuma sau da yawa yana aiki a matsayin madadin beryllium oxide a cikin na'urorin lantarki saboda haɗarin lafiya da ke tattare da sarrafa BeO. Bugu da ƙari, aluminum nitride yana da ƙananan ƙimar faɗaɗawar zafi idan aka kwatanta da alumina da beryllium oxide, wanda ke sa ya dace don aikace-aikacen da ke buƙatar aiki a yanayin zafi mai ƙasa.

Ci gaban baya-bayan nan a fasahar semikonduktor na wutar lantarki ya haifar da karuwar buƙatar kayan madadin da za su iya fitar da zafi cikin inganci. Kayan tushe na gargajiya na seramiki, ciki har da aluminium oxide (Al2O3) da silicon nitride (Si3N4), sun tabbatar ba su wadatar ba a wannan fanni, don haka AlGalN ya bayyana a matsayin ɗan takara mai yiwuwa saboda ingantacciyar gudanar da zafi.

Abin takaici, yin canji daga Alumina zuwa AlGalN yana buƙatar yin injina sosai a cikin yanayin nitrogen tare da dogon lokacin jira ga wasu masana'antun. Don taimakawa shawo kan wannan cikas, wasu kamfanoni sun haɓaka kayayyakin AlN da za a iya sarrafawa, waɗanda ake kera su a matsayin billets, ana iya sarrafa su ba tare da amfani da kayan aikin lu'u-lu'u ba kuma sun fi AlN mai tsabta araha. Hakanan za a iya samun waɗannan kayayyakin daga masu kaya da dama, wanda ke rage lokacin jira ƙarin.

Ƙarfin juriya ga oksidashi

Aluminum Nitride (AlN) wani nitride mai ƙarfi ne na aluminium mai ƙarfin gudanar da zafi da kyakkyawan kariya daga wutar lantarki. Bugu da ƙari, juriya ta AlN ga oksidation, gogayya da tsatsa tana kare shi daga lalacewa sakamakon narkewar aluminium da kuma tsatsar gallium arsenide; kuma ba shi da guba.

Filastik na yanayi ya dace sosai don aikace-aikace a muhallai masu tsauri saboda yana iya jure zafin jiki mai yawa da lalacewar sinadarai, wanda hakan ya sa ya zama cikakken kayan da zai iya jure girgiza da matsin lamba yayin da yake mai gudanar da wutar lantarki kuma mai juriya ga hasken UV. Bugu da ƙari, ana iya jure manyan ƙarfin lantarki, yayin da ƙarfinsa na injiniya ke sa ya dace wajen jure girgiza da matsin lamba. A ƙarshe, gudanar da wutar lantarki da juriya ga hasken UV sun sa wannan filastik ya zama kayan da ya yi fice.

Za a iya sarrafa wannan kayan ta amfani da kayan aikin sarrafawa na al'ada, yana ba da ƙarfi na injiniya mai kyau da sauƙin sarrafawa. Bugu da ƙari, ƙarancin ƙarfin nauyinsa yana sa ya dace don sassa masu nauyi kaɗan da ƙananan tsarin sararin samaniya, yayin da yake da ɗorewa fiye da PCB na aluminium na FR-4 na gama gari ko PCB da aka zuba tagulla.

An yi amfani da Woollam Variable Angle Spectroscopic Ellipsometer (Lincoln, NE, Amurka) don tantance samfuran AlN/Si S1 da S4 masu kaurin fim daban-daban ta amfani da na'urar bincike ta XPS, inda aka auna makamashin haɗin kololuwar photoelectron na N 1s a 396.2 eV wanda ya yi daidai da bayanan gwaji.

Kayan aluminium nitride na Tokuyama mai suna Shapal Hi M Soft yana ba da sauƙin sarrafawa da ƙarfi na injiniya, an kera shi ta hanyar wata hanya ta musamman wadda ke ƙara Boron Nitride don ƙara tauri – cikakke don nau'ikan aikace-aikace da dama.