Composants structurels de précision en nitrure d'aluminium isolé à haute conductivité thermique

Composants structurels en céramique de nitrure d'aluminium (AlN) sont des pièces de précision de haute performance préparées à partir de poudre de nitrure d'aluminium de haute pureté grâce à des processus avancés de moulage et de frittage de la céramique. Grâce à sa conductivité thermique très élevée, son excellente isolation électrique, sa bonne résistance mécanique et sa stabilité thermique, il est largement utilisé dans des domaines tels que la dissipation thermique électronique, l'électronique de puissance, la fabrication de semi-conducteurs, la technologie laser, etc., et convient particulièrement aux systèmes intégrés à haute densité avec des exigences strictes en matière de gestion thermique.

Avantages du matériau de base
Caractéristiques du nitrure d'aluminium (AlN)
Conductivité thermique très élevée : La conductivité thermique peut atteindre 180-230 W/(m - K) (proche de l'aluminium métallique), soit 5-8 fois plus que l'oxyde d'aluminium, ce qui permet de dissiper efficacement les points chauds locaux.
Excellente isolation électrique : résistivité volumique>10 ¹⁴Ω- cm, résistance au claquage>15 kV/mm, adapté aux environnements à haute tension et à champ électrique élevé.
Faible coefficient de dilatation thermique : Excellente compatibilité avec le silicium (CTE ≈ 4,2 ppm/℃), évitant toute défaillance de l'interface causée par le stress thermique.
Stabilité à haute température : Température d'utilisation à long terme > 800 ℃, tolérance à court terme supérieure à 1200 ℃, performance stable sous vide ou atmosphère inerte.
Résistance mécanique élevée : résistance à la flexion ≥ 350 MPa, dureté HV ≈ 1200, adapté au traitement de structures complexes.

Avantages comparatifs des matériaux
Indicateurs de performance : Nitrure d'aluminium (AlN), oxyde d'aluminium (Al ₂ O3), oxyde de béryllium (BeO), cuivre (Cu)
Conductivité thermique (W/(m - K)) 180~230 20~40 300~350 401
Excellente isolation électrique (résistivité volumique>10 ¹⁴) Excellente (résistivité volumique>10 ¹²) Excellente (résistivité volumique>10 ¹³) Conductivité
Densité (g/cm ³) 3,26 3,9~4,0 2,85 8,96
Toxique, non toxique, très toxique, non toxique
Le coût de la transformation est relativement élevé, faible, extrêmement élevé (une protection spéciale est nécessaire pour les substances hautement toxiques) et faible (une transformation secondaire est nécessaire).

Conception des produits et processus
Conception de la structure
Optimisation de la simulation thermique : Concevoir des dents de dissipation de la chaleur, des canaux d'écoulement et d'autres structures à l'aide de l'analyse par éléments finis (FEA) afin de maximiser l'efficacité du transfert de chaleur.
Moulage de précision : permet de concevoir des formes géométriques complexes (telles que des réseaux de micro-trous et des rainures irrégulières) afin d'améliorer la zone de dissipation thermique effective.
Processus de métallisation : La surface peut être plaquée d'or, d'argent ou de cuivre, ou soudée avec des feuilles de molybdène afin d'obtenir une connexion très fiable entre les céramiques et les métaux.

processus de fabrication
Traitement de la poudre : La poudre d'AlN de haute pureté (pureté ≥ 99,5%, D50100 W/(m - K) à 800 ℃).
Résistivité volumique de l'isolation électrique>10 ¹⁴Ω- cm (25 ℃), constante diélectrique ≈ 8,5 (1MHz).
Le coefficient de dilatation thermique (CTE) est de 4,0~4,5 ppm/℃ (25~800 ℃), ce qui est hautement compatible avec Si (4,2 ppm/℃) et GaAs (5,8 ppm/℃)
Résistance à la flexion ≥ 350 MPa (25 ℃), ≥ 200 MPa（800℃）
Résistance à la rupture de 3,5~4,0 MPa - m ¹/²
Utilisation à long terme de la température de travail : ≤ 800 ℃ ; Limite à court terme : 1200 ℃ (atmosphère inerte)
Précision dimensionnelle : moulage par injection : ± 0,01 mm ; moulage par pressage à sec : ± 0,02 mm
Rugosité de surface : Ra ≤ 0,2 μ m après le meulage, Ra ≤ 0,05 μ m après le polissage.

Scénarios d'application typiques
Champ de dissipation thermique électronique
Dissipateur thermique pour LED haute puissance : remplace les dissipateurs thermiques métalliques traditionnels, améliore l'efficacité de la dissipation thermique de plus de 30% et prolonge la durée de vie des LED.
Substrat du module IGBT : résout le problème des températures élevées des dispositifs SiC/GaN et réduit la résistance thermique à moins de 0,2 K/W.
Filtre pour station de base 5G : avec une conductivité thermique élevée et de faibles caractéristiques de perte, convenant aux scénarios de haute fréquence et de haute puissance.
Équipement de fabrication de semi-conducteurs
Mandrin électrostatique (ESC) : Haute isolation pour éviter les courts-circuits, distribution thermique uniforme pour améliorer le rendement du traitement des plaquettes.
Composants de la chambre à vide : Résistant aux radiations et à la corrosion par le plasma, il convient aux machines de gravure et aux équipements PVD.
Laser et optoélectronique
Dissipateur thermique pour laser : conduit efficacement la chaleur de la lumière de la pompe et stabilise la puissance de sortie du laser.
Support pour composants optiques : La faible dilatation thermique garantit la stabilité du chemin optique et convient aux systèmes laser de haute précision.
Véhicules à énergie nouvelle
Dissipation de la chaleur du module de charge de la voiture : pour relever le défi de la gestion thermique d'une plate-forme haute tension de 800 V, en réduisant le volume de 40%.
Carte d'extrémité du module de batterie : L'isolation thermique, la conductivité thermique et la légèreté de la conception trois en un permettent d'améliorer la sécurité de la batterie.

Services personnalisés
Modification du matériau : Ajout de secondes phases telles que SiC et BN pour améliorer la résistance aux chocs thermiques ou le pouvoir lubrifiant.
Conception structurelle : Sur la base de la simulation du couplage thermique-mécanique, fournir des solutions d'optimisation de la topologie.
Processus de métallisation : Développer un système de métallisation Au/Ag/Cu pour s'adapter aux différents procédés de soudage.
Services de revêtement : Dépôt de revêtements DLC, SiO ₂ et autres pour améliorer l'hydrophobie de la surface ou la résistance à l'usure.

Composants structurels de précision en nitrure d'aluminium isolé à haute conductivité thermique offrent des solutions révolutionnaires pour les appareils électroniques, la fabrication de semi-conducteurs, les nouvelles énergies et d'autres domaines, avec des performances ultimes en matière de gestion thermique et de fiabilité des matériaux. Qu'il s'agisse d'améliorer l'efficacité de la dissipation thermique, d'optimiser le volume de l'équipement ou d'améliorer la stabilité du système, ces matériaux présentent des avantages que les matériaux traditionnels ne peuvent égaler. Si vous avez besoin d'informations techniques détaillées, d'essais d'échantillons ou d'une conception personnalisée, n'hésitez pas à nous contacter pour explorer ensemble les possibilités infinies des céramiques de nitrure d'aluminium !