एल्यूमिनियम नाइट्राइड और एल्यूमिनियम नाइट्राइड

एल्यूमिनियम नाइट्राइड (AlN) थर्मल अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए एक आदर्श सामग्री है। उच्च तापीय चालकता, इन्सुलेशन गुण और कम तापीय विस्तार गुणांक के कारण, AlN सेमीकंडक्टर उद्योग के अनुप्रयोगों में बेरिलियम ऑक्साइड का एक सुरक्षित विकल्प और मशीनिंग में आसान आकर्षक सामग्री विकल्प है।.

AlN को इसके ग्रीन, बिस्कुट या पूर्ण रूप से सिन्टर किए गए अवस्था में मशीन किया जा सकता है। हालांकि, पूर्ण रूप से सिन्टर की गई सामग्री को सख्त सहनशीलताओं को पूरा करने के लिए अतिरिक्त समय और कौशल की आवश्यकता होती है।.

उच्च ऊष्मा चालकता

एल्यूमिनियम नाइट्राइड की उत्कृष्ट तापीय चालकता इसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में ऊष्मा अपव्यय के लिए एक उत्कृष्ट सामग्री बनाती है। आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स बड़ी मात्रा में ऊष्मा उत्पन्न करते हैं जिसे शीघ्रता से अपव्ययित करना आवश्यक है; एल्यूमिनियम नाइट्राइड के इन्सुलेशन गुण यह सुनिश्चित करते हैं कि अत्यधिक ताप न हो, जिससे समय के साथ विश्वसनीयता बढ़ती है और घटकों का जीवनकाल लंबा होता है।.

AlN की घनता 3.26 g/cm3 है, साथ ही इसकी ऊष्मीय चालकता 170 W/(m-K) अत्यंत उच्च है, जो एलुमिना की तुलना में पाँच गुना से अधिक है और ऊष्मीय चालकता के मामले में बेरिलिया के निकट है। हालांकि, सिंटरिंग प्रक्रियाओं के दौरान प्रारंभिक पाउडरों में मौजूद ऑक्सीजन अशुद्धियों के कारण AlN की ऊष्मीय चालकता कम हो सकती है।.

तापीय चालकता में सुधार के लिए पाउडर को CaO और Y2O3 जैसे सिंटर्निंग एड्स के साथ मिलाया जाता है। फिर उच्च-प्रदर्शन मिल का उपयोग करके कणों को अल्ट्राफाइन कण आकार वितरण तक पीसा जाता है, जिससे अधिक सघन सिरेमिक संरचनाएँ बनती हैं। इससे उत्कृष्ट तापीय इन्सुलेशन गुणों वाली सघन सिरेमिक संरचनाएँ तैयार होती हैं।.

एल्यूमिनियम नाइट्राइड की उत्कृष्ट तापीय और विद्युत इन्सुलेशन इसे MEMS अनुप्रयोगों के लिए एक उत्कृष्ट सामग्री बनाती है, जिनमें उच्च आवृत्ति फिल्टर, ऊर्जा हार्वेस्टर और अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर शामिल हैं। इसके अतिरिक्त, इसका व्यापक बैंड गैप, कम्प्लीमेंटरी मेटल ऑक्साइड सेमीकंडक्टर (CMOS) तकनीक के साथ अनुकूलता और उत्कृष्ट पьеज़ोइलेक्ट्रिक गुण इस सामग्री को कई MEMS उपकरणों जैसे उच्च आवृत्ति फिल्टर, ऊर्जा हार्वेस्टर और अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर के लिए उपयुक्त बनाते हैं। इसके अलावा, इसकी यांत्रिक गुणधर्म इसे आसानी से आकार देने योग्य बनाती हैं।.

उच्च विद्युत इन्सुलेशन

एल्यूमिनियम नाइट्राइड एक गैर-विषाक्त सिरेमिक सामग्री है जिसमें उत्कृष्ट तापीय चालकता, विद्युत इन्सुलेशन और कम विस्तार गुण होते हैं – बड़े पैमाने पर एकीकृत परिपथों के ताप अपसारण सब्सट्रेट्स और पैकेजिंग अनुप्रयोगों के लिए आदर्श। इसके अतिरिक्त, यह गैर-विषाक्त सामग्री प्लाज्मा क्षरण और रासायनिक संक्षारण का प्रतिरोध करती है तथा इसे आसानी से धातुकरण, प्लेटेड, ब्रेज़ या ब्रेज़ करके स्थापित किया जा सकता है – साथ ही इसके Al–N बंधन संक्षारण, ऑक्सीकरण और थकान प्रतिरोध में असाधारण क्षमता प्रदान करते हैं।.

सिरेमिक की ऊष्मीय चालकता और घनत्व इसके एलुमिना और बेरिलिया समकक्षों की तुलना में अधिक होते हैं, जबकि उच्च-तापमान अनुप्रयोगों के लिए इसका विस्तार गुणांक एलुमिना से कम होता है और अधिकांश धातुओं की तुलना में इसकी प्लाज्मा क्षरण प्रतिरोधक क्षमता बेहतर होती है।.

एल्यूमिनियम नाइट्राइड अपनी कम तापीय विस्तार और उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेशन गुणों के कारण इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों में एक आकर्षक विकल्प के रूप में उभरता है, जो कुछ मामलों में बेरिलिया का विकल्प प्रदान करता है। इसकी कम घनत्व और विद्युत गुण इसे रेडियो-फ़्रीक्वेंसी घटकों जैसे कड़े सहनशीलता वाले घटकों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त सामग्री बनाते हैं।.

एल्यूमिनियम नाइट्राइड (AlN) माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम (MEMS) अनुप्रयोगों जैसे उच्च-आवृत्ति फिल्टर और ऊर्जा हार्वेस्टर के लिए एक आकर्षक सामग्री है, जिसमें व्यापक बैंड गैप और पूरक धातु ऑक्साइड सेमीकंडक्टर (CMOS) तकनीक के अनुकूल पьеज़ोइलेक्ट्रिक गुण होते हैं। इसके अलावा, कम गलनांक के कारण AlN को आसानी से मशीन किया जा सकता है। हालांकि, सिंटरिंग के बाद इसकी संकुचन दरें इस सामग्री के साथ सख्त सहनशीलता बनाए रखने में चुनौतीपूर्ण साबित हो सकती हैं।.

उच्च यांत्रिक मजबूती

एल्यूमिनियम नाइट्राइड में असाधारण यांत्रिक मजबूती होती है, जो इसे सेमीकंडक्टरों के लिए सिरेमिक सब्सट्रेट्स बनाने के लिए एक उत्कृष्ट सामग्री बनाती है। वर्तमान में उपयोग की जाने वाली सबसे मजबूत सिरेमिक सामग्रियों में से एक होने के नाते – सिलिकॉन कार्बाइड और एल्यूमिनियम ऑक्साइड दोनों से अधिक मोड़ने की क्षमता के साथ – और इसकी उत्कृष्ट तापीय चालकता गुणों के कारण यह उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेटिंग गुण भी प्रदान करता है।.

एल्यूमिनियम नाइट्राइड के अनूठे गुणों का संयोजन इसे पावर और माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाता है, और BeO के संभालने से जुड़े स्वास्थ्य जोखिमों के कारण यह इलेक्ट्रॉनिक्स में अक्सर बेरिलियम ऑक्साइड का विकल्प होता है। इसके अलावा, एल्यूमिनियम नाइट्राइड का तापीय विस्तार गुणांक एलुमिना और बेरिलियम ऑक्साइड दोनों की तुलना में काफी कम होता है, जिससे यह निम्न-तापमान संचालन वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।.

पावर सेमीकंडक्टर तकनीक में हाल की प्रगति ने गर्मी को कुशलतापूर्वक अपसारित करने वाली वैकल्पिक सामग्रियों की आवश्यकता को बढ़ा दिया है। पारंपरिक सिरेमिक सब्सट्रेट सामग्रियाँ, जिनमें एल्यूमिनियम ऑक्साइड (Al2O3) और सिलिकॉन नाइट्राइड (Si3N4) शामिल हैं, इस संबंध में अपर्याप्त साबित हुई हैं, इसलिए इसकी श्रेष्ठ तापीय चालकता के कारण AlGalN एक संभावित उम्मीदवार के रूप में उभरा है।.

दुर्भाग्यवश, अलुमिना से अलगालएन में स्विच करने के लिए नाइट्रोजन वातावरण में व्यापक मशीनिंग की आवश्यकता होती है, जिससे कुछ निर्माताओं के लिए लंबी लीड टाइम होती है। इस बाधा को दूर करने में मदद के लिए, कुछ कंपनियों ने ऐसे मशीनेबल अलएन उत्पाद विकसित किए हैं जिन्हें बिलेट्स के रूप में निर्मित किया जाता है, जिन्हें हीरे के उपकरणों का उपयोग किए बिना मशीन किया जा सकता है और जो शुद्ध अलएन की तुलना में अधिक लागत-कुशल हैं। ये मशीनेबल उत्पाद कई आपूर्तिकर्ताओं से भी प्राप्त किए जा सकते हैं, जिससे लीड टाइम और भी कम हो जाता है।.

उच्च ऑक्सीकरण प्रतिरोध

एल्यूमिनियम नाइट्राइड (AlN) एल्यूमिनियम का एक ठोस नाइट्राइड है जिसमें उच्च तापीय चालकता और उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेशन गुण होते हैं। इसके अतिरिक्त, AlN का ऑक्सीकरण, घिसाव और संक्षारण के प्रति प्रतिरोध इसे एल्यूमिनियम के पिघलने तथा गैलियम आर्सेनाइड के संक्षारण से होने वाले नुकसान से बचाता है; इसके अलावा यह गैर-विषाक्त है।.

एटमॉस्फेरिक प्लास्टिक कठोर वातावरणों में अनुप्रयोगों के लिए एक आदर्श सामग्री है क्योंकि यह उच्च तापमान और रासायनिक घिसाव को सहन कर सकता है, जिससे यह कंपन और तनाव को झेलने के लिए एक उत्तम सामग्री बनती है, साथ ही यह विद्युत चालक और यूवी विकिरण प्रतिरोधी भी रहती है। इसके अलावा, उच्च वोल्टेज को भी सहन किया जा सकता है, और इसकी यांत्रिक मजबूती इसे कंपन और तनाव का प्रतिरोध करने के लिए उपयुक्त बनाती है। अंत में, विद्युत चालकता और यूवी विकिरण प्रतिरोध इस प्लास्टिक को एक उत्कृष्ट सामग्री बनाते हैं।.

इस सामग्री को मानक मशीनिंग उपकरणों का उपयोग करके मशीन किया जा सकता है, जो उत्कृष्ट यांत्रिक मजबूती और मशीननीयता प्रदान करती है। इसके अलावा, इसकी कम घनत्व इसे हल्के घटकों और एयरोस्पेस उपप्रणालियों के लिए उपयुक्त बनाती है, साथ ही यह FR-4 सामान्य एल्यूमीनियम या तांबे-ढले PCBs की तुलना में अधिक टिकाऊ है।.

वूलैम वेरिएबल एंगल स्पेक्ट्रोस्कोपिक एलिप्सोमीटर (लिंकन, नेब्रास्का, यूएसए) का उपयोग XPS प्रोब के माध्यम से विभिन्न फिल्म मोटाइयों वाले S1 और S4 AlN/Si नमूनों का वर्णन करने के लिए किया गया, जिसमें N 1s फोटोइलेक्ट्रॉन पीक बाइंडिंग ऊर्जा 396.2 eV मापी गई, जो प्रयोगात्मक डेटा के साथ अच्छी तरह मेल खाती है।.

टोकुयामा की शापल हाई एम सॉफ्ट एल्यूमीनियम नाइट्राइड सामग्री उत्कृष्ट मशीनेबिलिटी और यांत्रिक मजबूती प्रदान करती है, जिसे एक अनूठी प्रक्रिया द्वारा निर्मित किया जाता है जिसमें कठोरता बढ़ाने के लिए बोरॉन नाइट्राइड मिलाया जाता है – विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए आदर्श।.