Vrhunska izolacija i čvrstoća – vrhunska aluminij-nitridna rješenja

Nitrid aluminija (AlN), kao dio nitrida skupine III, odlikuje se izvanrednim svojstvima, uključujući izvrsnu toplinsku provodnost, električnu otpornost, nisku toplinsku ekspanziju i netoksičnost. AlN se može proizvesti metodama poput izravne nitridacije i karbotermičke redukcije aluminija.

Keramičke podloge od AlN tvrtke Valley Design omogućuju brzo rasipanje topline i idealni su materijal za hibridne, napojne i RF/mikrovalne elektroničke primjene. Njihova vrhunska dielektrična ojačavajuća svojstva i izolacijska svojstva čine keramičke podloge od AlN nezaobilaznim materijalom.

Visoka toplinska provodljivost

Nitrid aluminija doživio je ogromnu potražnju zbog tehnološkog napretka elektroničkih uređaja i opreme, osobito zbog svoje izvrsne toplinske provodljivosti koja omogućuje učinkovito rasipanje topline iz elektroničkih komponenti. Nadalje, AlN štiti te komponente od korozije uzrokovane visokim temperaturama, istovremeno pružajući bolju električnu izolaciju od keramičkog podloge BeO.

Sa svojom izvrsnom kemijskom stabilnošću, ovaj materijal može izdržati teške uvjete poput oksidacije, korozije kiselinama i lužinama, primjene na visokim temperaturama te primjene u ultraljubičastom (UV) zračenju, kao što je optoelektronika.

Nitrid aluminija se razlikuje od BeO-a po tome što je netoksičan i siguran za rukovanje čak i u industrijskim uvjetima, a također se može izravno metalizirati pomoću DCB-a (Direct Copper Bonding), što ga čini osobito korisnim u snagovoj elektronici, RF/mikrovalnim primjenama te za epitaksijalni rast poluvodičnih uređaja na bazi nitrida galija, poput RF pojačala i LED dioda.

Izvrsna električna izolacija

Nitrid aluminija (AlNi) predstavlja ekološki prihvatljivu alternativu oksidu berilija u hibridnim, snagsim i mikrovalnim elektroničkim primjenama koje zahtijevaju električno izolirajući, netoksični podložni materijal. Nadalje, njegov niski profil toplinske ekspanzije podudara se s profilom materijala silikonskih pločica, omogućujući upravljanje toplinom i održavanje visokosnažne elektronike pri vršnoj učinkovitosti.

Nitrid aluminija ima ključnu ulogu u optoelektronici jer služi kao podloga za LED diode od galijevog nitrida (GaN), poboljšavajući performanse i dugovječnost uređaja, dok njegova vrhunska svojstva upravljanja toplinom čine vitalnom komponentom u termalnim kontaktnim materijalima (TIM) i drugim izolacijskim slojevima.

Aluminijev nitrid se značajno razlikuje od većine keramičkih materijala, poput žilave alumine s cirkonijom (ZTA), po tome što može podnijeti nagle promjene temperature bez oštećenja od toplinskog šoka, dok mu izvrsna otpornost na habanje omogućuje primjenu na površinama otpornim na trošenje, poput senzora, ležajeva i dijelova strojeva. Nadalje, njegova izvrsna toplinska provodljivost osigurava učinkovit put za brzo raspršivanje topline u tim zahtjevnim okruženjima, istovremeno poboljšavajući tribološka svojstva – ključna svojstva kod opreme dizajnirane za uspješno djelovanje u takvim zahtjevnim uvjetima.

Nisko toplinsko širenje

Nitrid aluminija odlikuje se izuzetno niskim koeficijentom toplinske ekspanzije (CTE), što znači da promjene temperature ne uzrokuju značajno širenje ili skupljanje, čineći ga idealnim materijalom za podlogu u primjenama visokobrzinske elektronike i LED rasvjete, gdje je potrebno minimizirati stvaranje topline i gubitak snage.

Nitrid aluminija izvrstan je električni izolator, pružajući zaštitu od protoka struje i curenja energije. Kao takav, nitrid aluminija predstavlja privlačan materijal za elektroničke podloge, izolatore i komponente koje moraju biti kompatibilne s LED diodama na bazi nitrida galija.

AIN je idealan netoksičan keramički materijal za mnoge primjene visokih performansi u zelenoj tehnologiji, uključujući pogon (željeznice i metro), proizvodnju električne energije (vjetroelektrane i hidroelektrane), hibridna električna vozila u kojima se električna energija generirana tijekom kočenja vraća u proizvodnju energije, kao i uređaje za upravljanje toplinom poput aluminijevog nitrida metaliziranog bakrom ili mrežastih 3D struktura uređaja kako bi se zadovoljile rastuće potrebe za upravljanje toplinom. Surmet razvija nove proizvode od aluminijevog nitrida kako bi odgovorio na ove rastuće zahtjeve za upravljanje toplinom u tim primjenama.

Izvrsna otpornost na koroziju

Nitrid aluminija je izuzetno otporan na koroziju i pogodan za zahtjevna okruženja u kojima drugi materijali ne mogu opstati. Otporan je na kemijske napade većine kiselina i baza, a istovremeno se može pohvaliti izuzetno visokom temperaturom staklenog prijelaza i otpornošću na abraziju. Nadalje, nitrid aluminija je netoksičan i biološki kompatibilan, što ga čini pogodnim za medicinske uređaje.

Premaz od aluminijevog nitrida može se nanijeti na različite podloge, poput karbida volframa ili nehrđajućeg čelika, kako bi se osigurala antikorozivna i otpornost na habanje, a uspješno je nanesen na komponente poput senzora akustičnih valova, ležajeva i dijelova za strojske alate.

Keramika na bazi aluminijevog nitrida ima iznimno visoku toplinsku provodnost od 170 W/mK, najvišu među Valleyjevim keramičkim materijalima. Zbog svoje električne izolacije i dielektričnih svojstava, ovaj materijal predstavlja izvrstan izbor za tiskane pločice; dodatno, niska toplinska ekspanzija omogućuje dizajnerima visokosilnih modula da pri izradi modula koriste keramiku na bazi aluminijevog nitrida zajedno sa silicijskim komponentama.

Zahvaljujući svojim vrhunskim tribološkim svojstvima, premazi na bazi alumine široko se koriste u raznim industrijskim primjenama poput alata za obradu, reznog noža i optičkih filtara. Nadalje, ovaj bazni materijal služi kao okosnica mikroelektronike i LED rasvjetnih tehnologija.

Visoka čvrstoća

Visoka čvrstoća aluminijevog nitrida čini ga izvrsnim izolacijskim materijalom za elektroničke primjene koje zahtijevaju vrhunska mehanička svojstva, poput automobilskih ili zrakoplovnih okruženja s visokim razinama vibracija. Zbog niske toplinske ekspanzije i električne otpornosti toplina se brzo odvodi s tiskanih pločica od aluminijevog nitrida, pa se one ne pregrijavaju i ne dovode do neispravnosti komponenti – što je osobito korisno u okruženjima s vibracijama, poput automobilskih salona ili zrakoplovnih uvjeta.

Toplinska provodnost do 170 W/mK na sobnoj temperaturi i dielektrična svojstva čine oksid berilija (BeO) idealnom alternativom u mnogim poluvodičkim primjenama, dok njegova netoksična priroda omogućuje obradu bez rizika ili zaštitnih maski koje bi inače bile potrebne pri radu s BeO podlogama.

Mikro prašak i granule tvrtke Tokuyama, koji se mogu pohvaliti iznimno niskom razinom nečistoća, u kombinaciji s jedinstvenim tehnikama proizvodnje za redukciju nitrida, pomažu u proizvodnji sinteriranih tijela s izvanrednim fizičkim svojstvima, uključujući visoku mehaničku čvrstoću, razne mogućnosti završne obrade površine i tolerancije te visoku toplinsku provodnost.