Präzisionsbauteile aus isoliertem Aluminiumnitrid mit hoher Wärmeleitfähigkeit

Keramische Strukturbauteile aus Aluminiumnitrid (AlN) sind hochleistungsfähige Präzisionsteile, die aus hochreinem Aluminiumnitridpulver durch fortschrittliche keramische Form- und Sinterverfahren hergestellt werden. Aufgrund seiner extrem hohen Wärmeleitfähigkeit, seiner ausgezeichneten elektrischen Isolierung, seiner guten mechanischen Festigkeit und seiner thermischen Stabilität findet es breite Anwendung in Bereichen wie der elektronischen Wärmeableitung, der Leistungselektronik, der Halbleiterherstellung, der Lasertechnik usw. und eignet sich besonders für integrierte Systeme mit hoher Dichte und strengen Anforderungen an das Wärmemanagement.

Vorteile des Kernmaterials
Merkmale von Aluminiumnitrid (AlN)
Sehr hohe Wärmeleitfähigkeit: Die Wärmeleitfähigkeit kann 180-230 W/(m - K) erreichen (ähnlich wie bei metallischem Aluminium), was 5-8 mal höher ist als bei Aluminiumoxid, wodurch lokale Hotspots effektiv abgeleitet werden.
Hervorragende elektrische Isolierung: Volumenwiderstand>10 ¹⁴Ω- cm, Durchschlagfestigkeit>15 kV/mm, geeignet für Hochspannung und hohe elektrische Felder.
Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient: Hervorragende Kompatibilität mit Silizium (CTE ≈ 4,2 ppm/℃), wodurch ein durch thermische Spannungen verursachtes Versagen der Schnittstellen vermieden wird.
Hohe Temperaturstabilität: Langfristige Nutzung Temperatur>800 ℃, kurzfristige Toleranz über 1200 ℃, stabile Leistung unter Vakuum oder inerter Atmosphäre.
Hohe mechanische Festigkeit: Biegefestigkeit ≥ 350 MPa, Härte HV ≈ 1200, geeignet für die Bearbeitung komplexer Strukturen.

Vergleichende Vorteile von Materialien
Leistungsindikatoren: Aluminiumnitrid (AlN), Aluminiumoxid (Al ₂ O3), Berylliumoxid (BeO), Kupfermetall (Cu)
Wärmeleitfähigkeit (W/(m - K)) 180~230 20~40 300~350 401
Ausgezeichnete elektrische Isolierung (Volumenwiderstand>10 ¹⁴) Ausgezeichnet (Volumenwiderstand>10 ¹²) Ausgezeichnet (Volumenwiderstand>10 ¹³) Leitfähigkeit
Dichte (g/cm ³) 3,26 3,9~4,0 2,85 8,96
Giftig, ungiftig, hochgiftig, ungiftig
Die Verarbeitungskosten sind relativ hoch, niedrig, extrem hoch (bei hochgiftigen Stoffen ist ein besonderer Schutz erforderlich) und niedrig (Sekundärverarbeitung ist erforderlich).

Produktdesign und Prozess
Struktur Design
Optimierung der thermischen Simulation: Entwerfen Sie Wärmeableitungszähne, Strömungskanäle und andere Strukturen mithilfe der Finite-Elemente-Analyse (FEA), um die Effizienz der Wärmeübertragung zu maximieren.
Präzisionsgießen: unterstützt die Gestaltung komplexer geometrischer Formen (z. B. Mikrobohrungen und unregelmäßige Rillen), um die effektive Wärmeabgabefläche zu vergrößern.
Metallisierungsprozess: Die Oberfläche kann mit Gold, Silber oder Kupfer beschichtet oder mit Molybdänblechen verschweißt werden, um eine hochzuverlässige Verbindung zwischen Keramik und Metall zu erreichen.

Herstellungsverfahren
Verarbeitung des Pulvers: Hochreines AlN-Pulver (Reinheit ≥ 99,5%, D50100 W/(m - K) bei 800 ℃)
Elektrischer Isolationsvolumenwiderstand>10 ¹⁴Ω- cm (25 ℃), Dielektrizitätskonstante ≈ 8,5 (1MHz)
Der thermische Ausdehnungskoeffizient (CTE) beträgt 4,0 bis 4,5 ppm/℃ (25 bis 800 ℃), was sehr gut mit Si (4,2 ppm/℃) und GaAs (5,8 ppm/℃) vereinbar ist.
Biegefestigkeit ≥ 350 MPa (25 ℃), ≥ 200 MPa（800℃）
Bruchzähigkeit von 3,5~4,0 MPa - m ¹/²
Langzeiteinsatz der Arbeitstemperatur: ≤ 800 ℃; Kurzzeitgrenzwert: 1200 ℃ (inerte Atmosphäre)
Maßgenauigkeit Spritzgießen: ± 0,01 mm; Trockenpressen: ± 0,02 mm
Oberflächenrauhigkeit: Ra ≤ 0,2 μ m nach dem Schleifen, Ra ≤ 0,05 μ m nach dem Polieren

Typische Anwendungsszenarien
Elektronisches Wärmeableitungsfeld
LED-Hochleistungs-Kühlkörper: ersetzt herkömmliche Metallkühlkörper, verbessert die Wärmeableitungseffizienz um mehr als 30% und verlängert die Lebensdauer der LEDs.
IGBT-Modul-Substrat: löst das Hochtemperaturproblem von SiC/GaN-Bauteilen und reduziert den Wärmewiderstand auf unter 0,2 K/W.
5G-Basisstationsfilter: mit hoher Wärmeleitfähigkeit und geringen Verlusten, geeignet für Hochfrequenz- und Hochleistungsszenarien.
Ausrüstung für die Halbleiterherstellung
Elektrostatische Spannvorrichtung (ESC): Hohe Isolierung zur Vermeidung von Kurzschlüssen in den Schaltkreisen, gleichmäßige Wärmeverteilung zur Verbesserung der Ausbeute bei der Waferverarbeitung.
Komponenten der Vakuumkammer: beständig gegen Strahlung und Plasmakorrosion, geeignet für Ätzmaschinen und PVD-Anlagen.
Laser und Optoelektronik
Laser-Kühlkörper: leitet die Wärme des Pumplichts effizient ab und stabilisiert die Ausgangsleistung des Lasers.
Halterung für optische Komponenten: Die geringe thermische Ausdehnung gewährleistet die Stabilität des optischen Weges und ist für hochpräzise Lasersysteme geeignet.
Neue Energiefahrzeuge
Wärmeableitung des Autolademoduls: um die Herausforderung des Wärmemanagements einer 800-V-Hochspannungsplattform zu meistern und das Volumen um 40% zu reduzieren.
Endplatte des Batteriemoduls: Isolierung, Wärmeleitfähigkeit und geringes Gewicht in einem Design zur Verbesserung der Batteriesicherheit.

Maßgeschneiderte Dienstleistungen
Veränderung des Materials: Hinzufügen von zweiten Phasen wie SiC und BN zur Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit oder der Schmierfähigkeit.
Struktureller Entwurf: Auf der Grundlage der Simulation der thermisch-mechanischen Kopplung bieten wir Lösungen zur Optimierung der Topologie.
Metallisierungsverfahren: Entwicklung eines Au/Ag/Cu-Metallisierungssystems zur Anpassung an verschiedene Schweißverfahren.
Beschichtungsdienste: Abscheidung von DLC, SiO ₂ und anderen Beschichtungen zur Verbesserung der Oberflächenhydrophobie oder Verschleißfestigkeit.

Präzisionsbauteile aus isoliertem Aluminiumnitrid mit hoher Wärmeleitfähigkeit bieten revolutionäre Lösungen für elektronische Geräte, die Halbleiterherstellung, neue Energien und andere Bereiche mit ultimativer Wärmemanagementleistung und Materialzuverlässigkeit. Ganz gleich, ob es um die Verbesserung der Wärmeableitungseffizienz, die Optimierung des Gerätevolumens oder die Verbesserung der Systemstabilität geht, es bietet Vorteile, die herkömmliche Materialien nicht bieten können. Wenn Sie detaillierte technische Informationen, Mustertests oder ein maßgeschneidertes Design benötigen, können Sie sich gerne an uns wenden, um gemeinsam die unendlichen Möglichkeiten der Aluminiumnitridkeramik zu erkunden!