Ալյումինի նիտրիդ և Ալյումինի նիտրիդ

Ալյումինի նիտրիդը (AlN) իդեալական նյութ է ջերմային կիրառումների համար։ Բարձր ջերմահաղորդականությամբ, մեկուսիչ հատկություններով և ցածր ջերմային ընդարձակման գործակիցով՝ AlN-ը գրավիչ նյութ է, որը կիսահաղորդիչ արդյունաբերության կիրառություններում անվտանգ այլընտրանք է բերիումի օքսիդին և հեշտ է մշակվում։.

AlN-ը կարելի է մշակել կանաչ, բիսկվիթային կամ ամբողջությամբ սինթերված վիճակում։ Սակայն ամբողջությամբ սինթերված նյութը պահանջում է հավելյալ ժամանակ և հմտություն՝ խիստ թույլատրելի շեղումները պահպանելու համար։.

Բարձր ջերմահաղորդականություն

Ալյումինի նիտրիդի գերազանց ջերմահաղորդականությունը այն դարձնում է էլեկտրոնային սարքերում ջերմության ցրման համար հիանալի նյութ։ Ժամանակակից էլեկտրոնիկան մեծ քանակությամբ ջերմություն է արտադրում, որը պետք է արագ ցրել; ալյումինի նիտրիդի մեկուսիչ հատկությունները կանխում են գերտաքացումը, ինչը ժամանակի ընթացքում բարձրացնում է հուսալիությունը և երկարացնում բաղադրիչների ծառայողական ժամկետը։.

AlN-ի խտությունը կազմում է 3,26 գ/սմ³, իսկ ջերմահաղորդականությունը՝ 170 Վտ/(մ·Կ), որը ավելի քան հինգ անգամ գերազանցում է ալումինային օքսիդինը և ջերմահաղորդականության առումով մոտենում է բերիլիային։ Ցավոք, սինթերման գործընթացների ընթացքում սկզբնական փոշիներում առկա թթվածնի խառնուրդները կարող են նվազեցնել AlN-ի ջերմահաղորդականությունը։.

Շոգեկայուն փոխադրելիությունը բարելավելու համար փոշին խառնում են սինթերման օժանդակ միջոցների՝ CaO-ի և Y2O3-ի հետ։ Այնուհետև մասնիկները բարձր արդյունավետությամբ աղացով մանրացնում են մինչև ուլտրամանր մասնիկների չափերի բաշխում, ինչը թույլ է տալիս ստանալ ավելի խտորեն փաթեթավորված կերամիկական կառուցվածքներ։ Սա ստեղծում է խիտ կերամիկական կառուցվածքներ՝ գերազանց ջերմամեկուսիչ հատկություններով։.

Ալյումինի նիտրիդի գերազանց ջերմային և էլեկտրական մեկուսացումը այն դարձնում է հիանալի նյութ MEMS կիրառությունների համար, ներառյալ բարձր հաճախականության ֆիլտրերը, էներգիայի հավաքիչները և ուլտրաձայնային փոխարկիչները։ Բացի այդ, նրա լայն թույլտվական բացը, համալրող մետաղ-օքսիդ-կիսահաղորդիչ (CMOS) տեխնոլոգիայի հետ համատեղելիությունը և գերազանց պիեզոէլեկտրական հատկությունները դարձնում են այս նյութը հարմար բազմաթիվ MEMS սարքերի համար, ինչպիսիք են բարձր հաճախականության ֆիլտրերը, էներգիայի հավաքիչները և ուլտրաձայնային փոխարկիչները։ Բացի այդ, նրա մեխանիկական հատկությունները թույլ են տալիս այն հեշտությամբ ձևավորել։.

Բարձր էլեկտրական մեկուսացում

Ալյումինի նիտրիդը ոչ թունավոր կերամիկական նյութ է՝ գերազանց ջերմահաղորդականությամբ, էլեկտրական մեկուսացմամբ և ցածր ջերմային ընդարձակմամբ՝ իդեալական լայնածավալ ինտեգրված схемների ջերմահեռացման ենթահիմքերի և փաթեթավորման կիրառությունների համար։ Բացի այդ, այս ոչ թունավոր նյութը դիմացկուն է պլազմայի էռոզիային և քիմիական կոռոզիային, հեշտությամբ մետաղապատվում, պլատավորվում կամ բրազավորվում է տեղում։ Ավելին՝ դրա Al–N կապերը ապահովում են բացառիկ դիմադրություն կոռոզիային, օքսիդացմանը և հոգնածությանը։.

Քերամիկան իր ալումինա և բերիլիա համարժեքների համեմատ ունի ավելի բարձր ջերմահաղորդականություն և խտություն, իսկ բարձր ջերմաստիճանի կիրառությունների համար ալումինայից ցածր ջերմային ընդարձակման գործակից և պլազմայի քայքայումից դիմադրություն, որը գերազանցում է մետաղների մեծամասնությունը։.

Ալյումինի նիտրիդը էլեկտրոնային կիրառություններում առանձնանում է իր ցածր ջերմային ընդարձակմամբ և գերազանց էլեկտրական մեկուսացման հատկություններով, ինչը որոշ դեպքերում առաջարկում է բերիլիային այլընտրանք։ Նրա ցածր խտությունն ու էլեկտրական հատկությունները դարձնում են ալյումինի նիտրիդը հատկապես հարմար նյութ՝ խիստ հանդուրժողականություն պահանջող բաղադրիչների, օրինակ՝ ռադիոհաճախական բաղադրիչների համար։.

Ալյումինի նիտրիդը (AlN) գրավիչ նյութ է միկրոէլեկտրամեխանիկական համակարգերի (MEMS) կիրառությունների համար, ինչպիսիք են բարձր հաճախականության ֆիլտրերը և էներգիայի հավաքիչները, քանի որ ունի լայն արգելքային լայնություններ և պիեզոէլեկտրական հատկություններ, որոնք համատեղելի են կոմպլեմենտար մետաղօքսիդային կիսահաղորդիչ (CMOS) տեխնոլոգիայի հետ։ Բացի այդ, AlN-ը հեշտությամբ մշակվում է իր ցածր հալման ջերմաստիճանի շնորհիվ։ Այնուամենայնիվ, սինթերումից հետո նրա սեղմման տեմպերը կարող են դժվարացնել նեղ հանդուրժողականությունների պահպանմանը այս նյութի հետ։.

Բարձր մեխանիկական ամրություն

Ալյումինի նիտրիդը առանձնանում է բացառիկ մեխանիկական ամրությամբ, ինչը այն դարձնում է գերազանց նյութ կիսահաղորդիչների համար սերամիկական հիմքեր ստեղծելու համար։ Այն ներկայումս օգտագործվող ամենաուժեղ սերամիկական նյութերից մեկն է՝ ծռման ամրությամբ, որը գերազանցում է ինչպես սիլիցիումի կարբիդի, այնպես էլ ալյումինի օքսիդի ցուցանիշները, և իր գերազանց ջերմահաղորդականության շնորհիվ ապահովում է նաև բարձր էլեկտրական մեկուսիչ հատկություններ։.

Ալյումինի նիտրիդի յուրահատուկ հատկությունների համադրությունը այն դարձնում է իդեալական էներգետիկ և միկրոէլեկտրոնային կիրառությունների համար, և հաճախ էլեկտրոնիկայում ծառայում է բերիումի օքսիդի (BeO) այլընտրանքի դերում՝ BeO-ի հետ աշխատանքի ընթացքում առողջության համար առկա ռիսկերի պատճառով։ Բացի այդ, ալյումինի նիտրիդը ունի ջերմային ընդարձակման գործակից, որը շատ ավելի ցածր է և՛ ալումինային օքսիդի (Al₂O₃), և՛ բերիումի օքսիդի (BeO) համեմատ, ինչը այն դարձնում է հարմար ցածր ջերմաստիճանի աշխատանքի պահանջող կիրառությունների համար։.

Էներգետիկ կիսահաղորդիչների տեխնոլոգիայի վերջին նվաճումները մեծացրել են այնպիսի այլընտրանքային նյութերի պահանջարկը, որոնք կարող են արդյունավետորեն ցրվածել ջերմությունը։ Ավանդական կերամիկական հիմքային նյութերը, ինչպիսիք են ալյումինի օքսիդը (Al2O3) և սիլիցիումի նիտրիդը (Si3N4), այս առումով անբավարար են ապացուցվել, ուստի AlGalN-ը՝ իր գերազանց ջերմահաղորդականության շնորհիվ, դարձել է հնարավոր թեկնածու։.

Ցավոք, Alumina-ից AlGalN-ին անցումը պահանջում է նիտրոգենային միջավայրում լայնածավալ մշակում, ինչը որոշ արտադրողների համար երկար պատրաստման ժամկետներ է ենթադրում։ Այս խնդիրը հաղթահարելու համար մի շարք ընկերություններ մշակել են մշակվող AlN արտադրանքներ՝ բիլետների տեսքով, որոնք կարելի է մշակել առանց ադամանդե գործիքների և որոնք ավելի ծախսարդյունավետ են, քան մաքուր AlN-ը։ Այս մշակվող արտադրանքները կարելի է ձեռք բերել նաև բազմաթիվ մատակարարներից, ինչը կրճատում է պատրաստման ժամկետները։.

Բարձր օքսիդացման դիմադրություն

Ալյումինի նիտրիդը (AlN) ալյումինի պինդ նիտրիդ է՝ բարձր ջերմահաղորդականությամբ և գերազանց էլեկտրական մեկուսացման հատկություններով։ Բացի այդ, AlN-ի դիմադրությունը օքսիդացմանը, քերծմանը և կոռոզիային պաշտպանում է այն ալյումինի հալումից և գալիումի արսենիդի կոռոզիայից։ Ավելին, այն ոչ թունավոր է։.

Ատմոսֆերային պլաստիկը ծանր պայմաններում կիրառման համար իդեալական նյութ է, քանի որ այն կարող է դիմակայել բարձր ջերմաստիճաններին և քիմիական քերծմանը, ինչը այն դարձնում է կատարյալ նյութ թրթռումների և լարվածության դիմադրման համար՝ միաժամանակ պահպանելով էլեկտրական հաղորդունակություն և UV ճառագայթների դիմադրություն։ Բացի այդ, այն կարող է հանդուրժել բարձր լարումներ, իսկ դրա մեխանիկական ամրությունը նույնպես հարմար է թրթռումների և լարվածության դիմադրման համար։ Վերջապես, էլեկտրական հաղորդունակությունն ու UV ճառագայթների դիմադրությունը դարձնում են այս պլաստիկը գերազանց նյութ։.

Այս նյութը կարելի է մշակել ստանդարտ մշակման գործիքներով՝ ապահովելով գերազանց մեխանիկական ամրություն և մշակելիություն։ Բացի այդ, դրա ցածր խտությունը այն դարձնում է հարմար թեթև բաղադրիչների և օդատիեզերական ենթահամակարգերի համար, միաժամանակ ավելի դիմացկուն լինելով, քան FR-4 ընդհանուր ալյումինե կամ պղնձապատ PCB-ները։.

Woollam փոփոխական անկյունային սպեկտրոսկոպիկ էլիպսոմետրը (Լինքոլն, Նեբրասկա, ԱՄՆ) օգտագործվել է S1 և S4 AlN/Si նմուշների, որոնք ունեն տարբեր ֆիլմի հաստություններ, բնութագրման համար XPS-պրոբի միջոցով, որտեղ N 1s ֆոտոէլեկտրոնային գագաթնակետային կապման էներգիան չափվել է 396,2 էՎ, ինչը լավ համընկնում է փորձարարական տվյալների հետ։.

Tokuyama-ի Shapal Hi M Soft ալյումինե նիտրիդային նյութը առաջարկում է գերազանց մշակելիություն և մեխանիկական ամրություն։ Այն արտադրվում է յուրահատուկ գործընթացով, որի ընթացքում կոշտության բարձրացման նպատակով ավելացվում է բորի նիտրիդ՝ իդեալական դարձնելով այն կիրառությունների լայն շրջանակի համար։.