Ongeëvenaard warmtegeleidingsvermogen - Ontdek de uitmuntendheid van aluminiumnitride
Aluminiumnitride (AIN) heeft veel gewenste eigenschappen die hebben geleid tot de studie ervan als keramisch materiaal voor engineering bij hoge temperaturen. AIN heeft een superieure oxidatieweerstand, is bestand tegen hoge temperaturen en heeft een lage dichtheid; allemaal eigenschappen die hebben geleid tot een toenemend gebruik als technisch keramisch materiaal.
Thermische geleidbaarheid meet het vermogen van een object om warmte-energie over te dragen. Dit proces werkt door moleculen te verspreiden van hetere naar koelere objecten door middel van botsingen, waarbij warmteoverdracht plaatsvindt langs hun paden.
Superieur warmtegeleidingsvermogen
Aluminiumnitride heeft vier keer het warmtegeleidingsvermogen van aluminiumoxide, waardoor het zeer geschikt is voor omgevingen met hoge temperaturen zonder af te breken. Door de uitstekende elektrische isolatie-eigenschappen en lage thermische uitzettingscoëfficiënt is aluminiumnitride een nuttig onderdeel in vermogenselektronica, LED-verlichting, halfgeleiderapparaten en bestand tegen de meeste zuren, basen en zelfs sommige gesmolten zouten.
Keramiek van aluminiumnitride is uitstekend bestand tegen aanvallen van fluorplasma, waardoor het een uitstekende keuze is voor onderdelen van halfgeleiderverwerkingsapparatuur. Bovendien zijn ze door hun corrosiebestendigheid en slijtvastheid zeer geschikt voor ruwe omgevingen.
Bewerkbaar AlN kan gevormd worden tot complexe geometrieën met precieze afmetingen om te voldoen aan individuele toepassingsbehoeften. Eenmaal gevormd kunnen deze componenten vervolgens worden gesinterd bij hoge temperaturen om de volledige dichtheid en optimale mechanische eigenschappen te bereiken - hierdoor kan het materiaal snel worden geëvalueerd in ontwerpiteraties voordat er wordt geïnvesteerd in dure gereedschappen voor productieruns. Dit vermindert de risico's, de time-to-market en de kosten voor klanten.
Lichtgewicht ontwerp
Aluminiumnitride is een lichtgewicht materiaal met een dichtheidsgenormaliseerde modulus van 8,9 MPa waardoor het zware druk- en trekbelastingen kan dragen en toch een uitstekende mechanische stabiliteit biedt.
Door de unieke combinatie van corrosiebestendigheid en aantasting door gesmolten metalen is aluminiumnitride een uitstekend materiaal voor toepassingen die warmteafvoer vereisen, zoals vermogenstransistors en elektronische pakketten.
Aluminiumnitride biedt niet alleen superieure thermische verzachtende eigenschappen, maar heeft ook superieure elektrische weerstand en isolatie-eigenschappen waardoor het een populaire keuze is voor vermogenshalfgeleiders en elektronische componenten zoals elektrostatische klauwplaten.
De prestaties van aluminiumnitride komen voort uit de unieke kristalstructuur. De hexagonale wurtzietvorm vergemakkelijkt de covalente binding tussen aluminium- en stikstofatomen, waardoor een duurzaam materiaal ontstaat dat bestand is tegen hoge temperaturen. Bovendien zijn er verschillende technieken om aluminiumnitride te produceren (directe nitridering, carbothermische reductie en chemische dampdepositie zijn slechts drie processen die een hoge mate van zuiverheid en nauwkeurige controle bieden bij de productie van dit materiaal).
Chemische stabiliteit
Aluminiumnitride is zeer chemisch stabiel en bestand tegen vele zuren. Bovendien maakt de weerstand tegen thermische schokken het geschikt voor ruwe omgevingen en veeleisende elektrische toepassingen die superieure warmteafvoer vereisen. Dit maakt aluminiumnitride tot een uitstekende materiaalkeuze wanneer warmteafvoer vereist is.
Aluminium Nitride (AlN) is een AlN-substraat met de breedste directe bandkloof van alle AlN-substraten en een superieur warmtegeleidingsvermogen vergeleken met Gallium Nitride, waardoor het geschikt is voor toepassingen voor micro-elektronica met hoog vermogen. Bovendien biedt AlN niet-giftige alternatieven voor Beryllium Oxide die bestand zijn tegen verwerkingsgassen en erosieprocessen met plasma-erosie, waardoor dit materiaal een uitstekende optie is.
Aluminiumnitride kan gemakkelijk gemetalliseerd en machinaal bewerkt worden tot grote structurele vormen en is compatibel met verschillende etsoplossingen, waardoor het een uitstekende materiaalkeuze is voor printplaten en andere elektronicatoepassingen die betrouwbare materialen vereisen. Bovendien maakt de weerstand tegen oxidatie het geschikt voor ruwe omgevingen en uitdagende elektrische toepassingen; bovendien biedt het een hoge weerstand tegen ultraviolette straling voor medische en sterilisatietoepassingen.
Corrosiebestendigheid
Aluminiumnitride (AlN) is een hard, wit materiaal met een hexagonale wurtzietkristalstructuur dat rechtstreeks of door carbothermische reductie van aluminiumoxide wordt geproduceerd. Eenmaal geproduceerd vertoont dit dichte keramische materiaal van technische kwaliteit een uitstekende chemische stabiliteit, terwijl het gemakkelijk te bewerken blijft voor snijbewerkingen.
De uitstekende thermische geleidbaarheid van AlN maakt het ideaal voor gebruik als koellichaam en verpakkingsmateriaal in halfgeleiderapparaten zoals geïntegreerde schakelingen en transistors, waarbij de thermische belasting wordt beheerd om ervoor te zorgen dat componenten binnen hun optimale temperatuurbereik werken.
IJzer, aluminium en sommige gesmolten metalen kunnen het niet corroderen, terwijl de hoge temperatuurbestendigheid en lage uitzettingscoëfficiënt het een uitstekend materiaal maken voor het maken van smeltkroezen en gietmatrijzen om aluminium, koper en andere metalen te smelten.
Opto-elektronische toepassingen maken PTFE tot een uitstekend substraat voor LED's op basis van galliumnitride (GaN), dankzij het superieure vermogen tot thermisch beheer en de niet-giftige en chemisch stabiele eigenschappen die het in staat stellen om de interne warmte van het apparaat efficiënt af te voeren, waardoor de levensduur en prestaties van het apparaat worden verlengd. Bovendien maakt de niet-giftigheid PTFE tot een uitstekende materiaalkeuze voor implanteerbare medische apparatuur zoals pacemakers en diagnostische apparatuur, plus de weerstand tegen schade door UV-straling maakt dit materiaal ook geschikt voor implanteerbare medische toepassingen.
Optische transparantie
Aluminiumnitride onderscheidt zich van de halfgeleiders met een brede bandkloof doordat het transparant is in het zichtbare lichtspectrum, waardoor het ideaal is voor UV-zichtbare sensoren en LED's [9,10]. Bovendien helpt de uitstekende thermische geleidbaarheid bij het garanderen van efficiënte prestaties wanneer het wordt toegepast in deze toepassingen; warmte moet snel worden afgevoerd om de efficiëntie van de prestaties in deze apparaten te behouden.
Aluminiumnitride kan eenvoudig worden gefabriceerd in verschillende vormen en afmetingen voor een groot aantal toepassingen, zoals substraten voor vermogenselektronica of behuizingen voor elektronische apparaten. Bovendien zorgt dit veelzijdige materiaal voor uitstekende elektrische systemen die bestand zijn tegen ruwe of schurende omgevingen of waar de temperatuur snel schommelt.
De hexagonale wurtziet kristalstructuur van AlN maakt het een uitstekende kandidaat voor ets- en depositietechnieken die resulteren in zeer zuivere bulkkeramiek met een goede optische transparantie van zichtbaar licht tot midden-infrarood. In dit werk werden PEALD-gedeponeerde AlN epi-films voor zowel kamertemperaturen als hogere temperaturen gemeten met spectroscopische ellipsometrie; hun SE-gegevens werden vervolgens gebruikt om te passen in een model dat de spectrale dispersiekrommen van hun respectieve monsters nauwkeurig weergaf.
