Aluminium Nitrida dan Aluminium Nitrida

Aluminium Nitrida (AlN) adalah bahan yang ideal untuk digunakan dalam aplikasi termal. Dengan konduktivitas termal yang tinggi, sifat insulasi, dan koefisien laju ekspansi termal yang rendah, AlN menjadi pilihan material yang menarik yang merupakan alternatif yang aman untuk Berilium Oksida dalam aplikasi industri semikonduktor dan mudah dikerjakan.

AlN dapat dikerjakan dalam kondisi hijau, biskuit, atau disinter sepenuhnya untuk pemesinan. Namun, material yang disinter sepenuhnya membutuhkan waktu dan keterampilan ekstra untuk memenuhi toleransi yang ketat.

Konduktivitas termal yang tinggi

Konduktivitas termal aluminium nitrida yang sangat baik membuatnya menjadi bahan yang sangat baik untuk pembuangan panas pada perangkat elektronik. Elektronik modern menghasilkan panas dalam jumlah besar yang harus dibuang dengan cepat; sifat insulasi aluminium nitrida membantu memastikan tidak terjadi panas berlebih, meningkatkan keandalan dari waktu ke waktu dan memperpanjang masa pakai komponen.

AlN memiliki densitas 3,26 g/cm3, serta konduktivitas termal yang sangat tinggi yaitu 170 W/(m-K), lebih dari lima kali lebih besar daripada alumina dan mendekati berilium dalam hal konduktivitas termal. Sayangnya, konduktivitas termal AlN dapat dikurangi oleh pengotor oksigen yang ada dalam serbuk awal selama proses sintering.

Untuk meningkatkan konduktivitas termal, serbuk dicampur dengan alat bantu sintering seperti CaO dan Y2O3. Partikel kemudian digiling hingga mencapai distribusi ukuran partikel yang sangat halus dengan menggunakan penggilingan berkinerja tinggi, sehingga memungkinkan struktur keramik yang lebih rapat. Hal ini menciptakan struktur keramik yang padat dengan sifat insulasi termal yang sangat baik.

Insulasi termal dan listrik aluminium nitrida yang unggul menjadikannya bahan yang sangat baik untuk aplikasi MEMS, termasuk filter frekuensi tinggi, pemanen energi, dan transduser ultrasonik. Selain itu, celah pita yang lebar, kompatibilitas dengan teknologi semikonduktor oksida logam komplementer (CMOS), dan sifat piezoelektrik yang unggul membuat bahan ini cocok untuk banyak perangkat MEMS seperti filter frekuensi tinggi, pemanen energi, dan transduser ultrasonik. Selain itu, sifat mekaniknya memungkinkan untuk dibentuk dengan mudah.

Isolasi listrik yang tinggi

Aluminium nitrida adalah bahan keramik tidak beracun dengan konduktivitas termal yang sangat baik, isolasi listrik, dan sifat pemuaian yang rendah - sempurna untuk substrat pembuangan panas sirkuit terpadu berskala besar dan aplikasi pengemasan. Selain itu, bahan tidak beracun ini tahan terhadap erosi plasma dan korosi kimia serta mudah dilapis logam, disepuh, dipatri, atau dipatri pada tempatnya - ditambah lagi ikatan Al-N yang memberikan ketahanan yang luar biasa terhadap korosi, oksidasi, dan ketahanan terhadap kelelahan.

Keramik memiliki konduktivitas termal dan kepadatan yang lebih tinggi daripada alumina dan berilium, sekaligus memiliki koefisien ekspansi yang lebih rendah daripada alumina untuk aplikasi dengan suhu yang lebih tinggi dan ketahanan terhadap erosi plasma yang lebih unggul daripada kebanyakan logam.

Aluminium nitrida menonjol sebagai pilihan yang menarik dalam aplikasi elektronik karena ekspansi termalnya yang rendah dan sifat insulasi listrik yang sangat baik, memberikan pilihan alternatif untuk berilium dalam kasus-kasus tertentu. Kepadatan dan sifat kelistrikannya yang lebih rendah membuat aluminium nitrida menjadi bahan yang sangat cocok untuk komponen yang membutuhkan toleransi ketat seperti komponen frekuensi radio.

Aluminium Nitrida (AlN) adalah bahan yang menarik untuk aplikasi sistem mikroelektromekanis (MEMS) seperti filter frekuensi tinggi dan pemanen energi, yang memiliki celah pita lebar dan sifat piezoelektrik yang kompatibel dengan teknologi semikonduktor oksida logam komplementer (CMOS). Selain itu, AlN dapat dengan mudah dikerjakan dengan mesin karena titik lelehnya yang rendah. Namun, tingkat penyusutannya setelah sintering dapat menjadi tantangan dalam mempertahankan toleransi yang ketat dengan bahan ini.

Kekuatan mekanik yang tinggi

Aluminium nitrida memiliki kekuatan mekanik yang luar biasa, menjadikannya bahan yang sangat baik untuk membuat substrat keramik untuk semikonduktor. Sebagai salah satu bahan keramik terkuat yang saat ini digunakan - dengan kekuatan lentur yang lebih tinggi daripada silikon karbida dan aluminium oksida - dan karena sifat konduktivitas termalnya yang sangat baik, bahan ini juga menawarkan sifat isolasi listrik yang sangat baik.

Kombinasi unik dari sifat-sifat aluminium nitrida membuatnya ideal untuk aplikasi daya dan mikroelektronika, dan sering kali berfungsi sebagai alternatif untuk berilium oksida dalam elektronik karena risiko kesehatan yang terkait dengan penanganan BeO. Selain itu, aluminium nitrida memiliki koefisien muai panas yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan alumina dan berilium oksida, sehingga sangat cocok untuk aplikasi yang membutuhkan operasi suhu rendah.

Kemajuan terbaru dalam teknologi semikonduktor daya telah menciptakan peningkatan kebutuhan akan bahan alternatif yang dapat menghilangkan panas secara efisien. Bahan substrat keramik tradisional, termasuk aluminium oksida (Al2O3) dan silikon nitrida (Si3N4), telah terbukti tidak mencukupi dalam hal ini, sehingga AlGalN muncul sebagai kandidat potensial karena konduktivitas termalnya yang unggul.

Sayangnya, peralihan dari Alumina ke AlGalN membutuhkan pemesinan ekstensif dalam atmosfer nitrogen dengan waktu tunggu yang lama untuk beberapa produsen. Untuk membantu mengatasi kendala ini, beberapa perusahaan telah mengembangkan produk AlN yang dapat dikerjakan yang diproduksi sebagai billet yang dapat dikerjakan tanpa menggunakan alat berlian dan lebih hemat biaya daripada AlN murni. Produk yang dapat dikerjakan ini juga dapat diperoleh dari beberapa pemasok yang mengurangi waktu tunggu lebih jauh lagi.

Ketahanan oksidasi yang tinggi

Aluminium Nitrida (AlN) adalah nitrida padat aluminium dengan konduktivitas termal yang tinggi dan sifat insulasi listrik yang sangat baik. Selain itu, ketahanan AlN terhadap oksidasi, abrasi, dan korosi melindunginya dari kerusakan akibat peleburan aluminium serta korosi galium arsenida; selain itu, AlN juga tidak beracun.

Plastik atmosfer adalah bahan yang ideal untuk aplikasi di lingkungan yang keras karena dapat menahan suhu tinggi dan abrasi kimiawi, menjadikannya bahan yang sempurna untuk menahan getaran dan tekanan sambil tetap konduktif secara elektrik dan tahan terhadap radiasi UV. Selain itu, tegangan tinggi juga dapat ditoleransi sementara kekuatan mekanisnya membuatnya cocok untuk menahan getaran dan tekanan juga. Terakhir, konduktivitas listrik dan ketahanan radiasi UV membuat plastik ini menjadi bahan yang sangat baik.

Bahan ini dapat dikerjakan dengan menggunakan alat pemesinan standar, menawarkan kekuatan mekanik dan kemampuan mesin yang sangat baik. Selain itu, densitasnya yang rendah membuatnya cocok untuk komponen ringan dan subsistem kedirgantaraan, sekaligus lebih tahan lama daripada aluminium umum FR-4 atau PCB yang dituang tembaga.

Woollam Variable Angle Spectroscopic Ellipsometer (Lincoln, NE USA) digunakan untuk mengkarakterisasi sampel S1 dan S4 AlN/Si dengan ketebalan film yang berbeda menggunakan probe XPS, dengan energi pengikatan puncak fotoelektron N 1s yang diukur sebagai 396 2eV yang sesuai dengan data eksperimen.

Bahan aluminium nitrida Shapal Hi M Soft dari Tokuyama menawarkan kemampuan mesin dan kekuatan mekanis yang unggul, diproduksi melalui proses unik yang menambahkan Boron Nitrida untuk meningkatkan kekerasan - sempurna untuk berbagai macam aplikasi.