Was sind die Vorteile der Wärmeleitfähigkeit von Hochleistungs-Aluminiumnitridkeramik?

Hochleistungs-Aluminiumnitrid (AlN)-Keramik ist ein hochentwickeltes keramisches Material mit einzigartigen physikalischen und chemischen Eigenschaften, dessen Wärmeleitfähigkeit in vielerlei Hinsicht hervorragend ist.

1. Hohe Wärmeleitfähigkeit
   -Zahlenbereich: Die Wärmeleitfähigkeit von Hochleistungs-Aluminiumnitridkeramik kann in der Regel 170-220 W/(m - K) erreichen, was wesentlich höher ist als die von herkömmlichen keramischen Werkstoffen (wie Aluminiumoxidkeramik mit einer Wärmeleitfähigkeit von nur 20-30 W/(m - K)).
   -Vergleich mit Metallen: Die Wärmeleitfähigkeit kann sogar mit einigen metallischen Werkstoffen wie Aluminiumlegierungen (mit einer Wärmeleitfähigkeit von ca. 100-200 W/(m - K)) vergleichbar sein, hat aber auch die hohe Härte und Verschleißfestigkeit von keramischen Werkstoffen.
   -Bedeutung für die praktische Anwendung: Dank ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit eignet sich Aluminiumnitridkeramik gut für das Wärmemanagement, da sie die Wärme schnell von der Wärmequelle auf den Kühler oder ein anderes Kühlsystem überträgt, die Temperatur der Wärmequelle wirksam senkt und die Stabilität und Zuverlässigkeit der Geräte verbessert.
2. Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient
   -Numerische Eigenschaften: Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminiumnitridkeramik ist relativ niedrig und liegt in der Regel zwischen 4,5 × 10 -⁶ -5,5 × 10 -⁶/K, was dem von Silizium (mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 2,6 × 10 -⁶/K) nahe kommt.
   -Im Vergleich zu herkömmlichen Materialien beträgt der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminiumoxidkeramik etwa 7 × 10 -⁶/K, während einige häufig verwendete Metallmaterialien (wie Aluminiumlegierungen) einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 23 × 10 -⁶/K aufweisen.
   -Bedeutung für die praktische Anwendung: Der niedrige Wärmeausdehnungskoeffizient ermöglicht es der Aluminiumnitridkeramik, ihre Formstabilität bei Temperaturschwankungen beizubehalten, wodurch Spannungen und Verformungen aufgrund von Wärmeausdehnungsfehlern verringert werden. Es eignet sich besonders für die Integration mit Materialien mit niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten, wie z. B. Halbleiterchips, und wird häufig im Bereich der elektronischen Verpackung eingesetzt.
3. Ausgezeichnete thermische Stabilität
   -Hohe Temperaturbeständigkeit: Aluminiumnitrid-Keramik kann eine gute Wärmeleitfähigkeit bei hohen Temperaturen, mit einem Temperaturbereich von in der Regel über 1000 ℃, und sogar eine gewisse Wärmeleitfähigkeit bei höheren Temperaturen zu halten.
   -Wärmeschockbeständigkeit: Aufgrund ihres geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten und ihrer hohen mechanischen Festigkeit neigen Aluminiumnitridkeramiken weniger zu thermischen Rissen bei schnellen Erhitzungs- oder Abkühlungsprozessen und können großen Temperaturgradienten standhalten, wodurch sie sich für Anwendungen eignen, die eine schnelle Erhitzung oder Abkühlung erfordern.
   -Bedeutung für die praktische Anwendung: In elektronischen Hochtemperaturgeräten, in der Luft- und Raumfahrt und in anderen Bereichen kann die ausgezeichnete thermische Stabilität von Aluminiumnitridkeramik den normalen Betrieb von Geräten unter extremen Temperaturbedingungen gewährleisten und die Lebensdauer der Geräte verlängern.
4. Gute Dämmleistung
   -Hoher spezifischer Widerstand: Aluminiumnitridkeramik hat einen sehr hohen spezifischen Widerstand, der in der Regel zwischen 10 ¹⁶ -10 ¹⁸Ω- cm liegt und damit viel höher ist als der spezifische Widerstand herkömmlicher wärmeleitender Materialien wie Metalle.
   -Gleichgewicht zwischen Isolierung und Wärmeleitfähigkeit: Dieses Material verfügt nicht nur über eine hohe Wärmeleitfähigkeit, sondern auch über eine gute elektrische Isolierleistung, so dass es in elektronischen Geräten eine Doppelfunktion als Wärmeableiter und Isolator erfüllen kann.
   -Bedeutung für die praktische Anwendung: In den Bereichen der elektronischen Verpackung, der Wärmeableitung von Leistungsgeräten usw. kann Aluminiumnitridkeramik als isolierendes Wärmeableitungssubstrat verwendet werden, um Kurzschlüsse und Leckageprobleme zu vermeiden und gleichzeitig die Wärme effektiv abzuleiten und die Sicherheit und Zuverlässigkeit elektronischer Geräte zu verbessern.
5. Chemische Stabilität
   -Korrosionsbeständigkeit: Aluminiumnitridkeramik hat eine gute chemische Stabilität und eine hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber den meisten Chemikalien (wie Säuren, Basen, organische Lösungsmittel usw.), wodurch sie weniger anfällig für chemische Reaktionen ist.
   -Bedeutung für die praktische Anwendung: In Bereichen wie der chemischen Industrie und der Elektronikfertigung können Aluminiumnitridkeramiken eine stabile Wärmeleitfähigkeit in komplexen chemischen Umgebungen aufrechterhalten, wodurch sie sich für die Herstellung von Komponenten wie chemischen Reaktoren, Hochtemperatur-Ofenauskleidungen und Gehäusen für elektronische Geräte eignen.
6. Verarbeitbarkeit
   -Formenvielfalt: Hochleistungs-Aluminiumnitridkeramik kann durch Sintern, Heißpressen und andere Verfahren in verschiedene Formen und Größen gebracht werden, z. B. als Substrate, Kühlkörper, Rohre, Platten usw., um den Anforderungen unterschiedlicher Anwendungsszenarien gerecht zu werden.
   -Oberflächenbehandlung: Die Oberfläche kann poliert, beschichtet oder anderweitig behandelt werden, um die Wärmeleitfähigkeit und Oberflächenqualität weiter zu verbessern. Durch Verkupferung und andere Verfahren kann beispielsweise die thermische Kontaktleistung mit Metallen verbessert werden.
   -Bedeutung für die praktische Anwendung: Die gute Verarbeitbarkeit ermöglicht die kundenspezifische Herstellung von Aluminiumnitridkeramik nach spezifischen Anforderungen, die in Bereichen wie Elektronikgehäuse, optoelektronische Geräte und Wärmemanagement weit verbreitet ist.
7. Anpassungsfähigkeit an die Umwelt
   -Feuchtebeständigkeit: Aluminiumnitridkeramik kann in feuchten Umgebungen eine stabile Wärmeleitfähigkeit beibehalten und ist nicht anfällig für Wasseraufnahme oder Hydrolysereaktionen. Im Vergleich zu einigen herkömmlichen keramischen Werkstoffen (wie Aluminiumoxidkeramik, deren Wärmeleitfähigkeit in feuchten Umgebungen abnimmt) hat sie erhebliche Vorteile.
   -Bedeutung für die praktische Anwendung: Aluminiumnitridkeramik kann in rauen Umgebungen wie hoher Luftfeuchtigkeit und starkem Salzsprühnebel zuverlässig arbeiten und eignet sich für Bereiche mit hohen Anforderungen an die Umweltverträglichkeit, wie z. B. elektronische Geräte für die Schifffahrt und den Außenbereich.

Die Vorteile der Wärmeleitfähigkeit von Hochleistungs-Aluminiumnitridkeramik zeigen sich vor allem in der hohen Wärmeleitfähigkeit, dem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der ausgezeichneten thermischen Stabilität, der guten Isolierleistung, der chemischen Stabilität, der Verarbeitbarkeit und der Anpassungsfähigkeit an die Umwelt. Diese Vorteile machen es in Hightech-Bereichen wie elektronischem Packaging, optoelektronischen Geräten, Luft- und Raumfahrt, Automobilelektronik und 5G-Kommunikation weithin anwendbar und machen es zu einem unverzichtbaren Hochleistungsmaterial in der modernen Elektronik und im Wärmemanagement.