고성능 질화 알루미늄 세라믹의 열전도율의 장점은 무엇입니까?

고성능 질화 알루미늄 (AlN) 세라믹은 독특한 물리적, 화학적 특성을 지닌 고급 세라믹 소재로 열전도율이 여러 측면에서 뛰어난 장점이 있습니다.

1. 높은 열 전도성
   -수치 범위: 고성능 질화 알루미늄 세라믹의 열전도율은 일반적으로 170-220W/(m - K)에 달하며, 이는 기존 세라믹 소재(예: 열전도율이 20-30W/(m - K)에 불과한 산화 알루미늄 세라믹)보다 훨씬 높습니다.
   -금속과 비교: 열전도율은 알루미늄 합금(열전도율 약 100~200W/(m - K))과 같은 일부 금속 소재와 비슷할 뿐만 아니라 세라믹 소재의 높은 경도와 내마모성을 가지고 있습니다.
   -실제 적용의 중요성: 열전도율이 높은 질화 알루미늄 세라믹은 열 관리 성능이 뛰어나 열원에서 라디에이터 또는 기타 냉각 시스템으로 열을 빠르게 전달하여 열원의 온도를 효과적으로 낮추고 장비의 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.
2. 낮은 열팽창 계수
   -수치적 특성: 질화 알루미늄 세라믹의 열팽창 계수는 일반적으로 4.5 × 10 -⁶ -5.5 × 10 -⁶/K로 실리콘(열팽창 계수 약 2.6 × 10 -⁶/K)에 가까운 비교적 낮은 수준입니다.
   -기존 소재에 비해 알루미나 세라믹의 열팽창 계수는 약 7 × 10 -⁶/K인 반면, 일반적으로 사용되는 일부 금속 소재(예: 알루미늄 합금)는 약 23 × 10 -⁶/K의 높은 열팽창 계수를 가지고 있습니다.
   -실용적 적용의 중요성: 열팽창 계수가 낮기 때문에 질화 알루미늄 세라믹은 온도 변화에도 치수 안정성을 유지하여 열팽창 불일치로 인한 응력 및 변형을 줄일 수 있습니다. 특히 반도체 칩과 같이 열팽창 계수가 낮은 소재와의 통합에 적합하며 전자 패키징 분야에서 널리 사용됩니다.
3. 뛰어난 열 안정성
   -고온 저항성: 질화 알루미늄 세라믹은 일반적으로 1000℃ 이상의 온도 범위에서 고온에서 우수한 열전도율을 유지할 수 있으며, 더 높은 온도에서도 일정한 열전도율을 유지할 수 있습니다.
   -열충격 저항성: 질화 알루미늄 세라믹은 열팽창 계수가 낮고 기계적 강도가 높기 때문에 급속 가열 또는 냉각 과정에서 열 균열이 덜 생기고 큰 온도 구배를 견딜 수 있어 급속 가열 또는 냉각이 필요한 애플리케이션에 적합합니다.
   -실용적 적용의 중요성: 고온 전자 장치, 항공 우주 및 기타 분야에서 질화 알루미늄 세라믹의 우수한 열 안정성은 극한의 온도 조건에서 장비의 정상적인 작동을 보장하고 장비의 수명을 연장할 수 있습니다.
4. 우수한 단열 성능
   -높은 저항률: 질화 알루미늄 세라믹은 일반적으로 10 ¹⁶ -10 ¹⁸Ω- cm의 매우 높은 저항률을 가지며, 이는 금속과 같은 기존 열 전도성 소재의 저항률보다 훨씬 높습니다.
   -절연성과 열전도성 사이의 균형: 이 소재는 열전도율이 높을 뿐만 아니라 전기 절연 성능도 우수하여 전자 기기의 방열과 절연의 이중 기능을 구현할 수 있습니다.
   -실용적 응용의 중요성: 전자 패키징, 전력 장치 방열 등의 분야에서 질화 알루미늄 세라믹을 절연 방열 기판으로 사용하여 회로 단락 및 누출 문제를 방지하는 동시에 열을 효과적으로 전도하고 전자 장치의 안전성과 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.
5. 화학적 안정성
   -내식성: 질화 알루미늄 세라믹은 화학적 안정성이 우수하고 대부분의 화학 물질(산, 염기, 유기 용제 등)에 대한 내식성이 높아 화학 반응이 덜 일어납니다.
   -실용적 적용의 중요성: 화학 산업 및 전자 제조와 같은 분야에서 질화 알루미늄 세라믹은 복잡한 화학 환경에서도 안정적인 열 전도성을 유지할 수 있어 화학 반응기, 고온 용광로 라이닝, 전자 기기 케이스와 같은 부품을 제조하는 데 적합합니다.
6. 처리 가능성
   -형상 다양성: 고성능 질화 알루미늄 세라믹은 소결, 열간 프레스 및 기판, 방열판, 파이프, 플레이트 등과 같은 기타 공정을 통해 다양한 응용 시나리오의 요구 사항을 충족하는 다양한 모양과 크기의 제품으로 만들 수 있습니다.
   -표면 처리: 표면을 연마, 코팅 및 기타 처리를 통해 열전도율과 표면 품질을 더욱 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 구리 도금 및 기타 공정을 통해 금속과의 열 접촉 성능을 향상시킬 수 있습니다.
   -실용적 적용의 중요성: 가공성이 우수하여 전자 패키징, 광전자 장치 및 열 관리와 같은 분야에서 널리 사용되는 특정 요구 사항에 따라 질화 알루미늄 세라믹을 맞춤형으로 생산할 수 있습니다.
7. 환경 적응성
   -내습성: 질화 알루미늄 세라믹은 습한 환경에서도 안정적인 열전도율을 유지할 수 있으며 수분 흡수나 가수분해 반응이 일어나지 않습니다. 습한 환경에서 열전도율이 감소하는 알루미나 세라믹과 같은 일부 기존 세라믹 소재와 비교할 때 상당한 장점이 있습니다.
   -실용적 적용의 중요성: 질화 알루미늄 세라믹은 높은 습도 및 염분 분무와 같은 열악한 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있으며 해양 전자 장비 및 실외 전자 장비와 같이 환경 적응성 요구 사항이 높은 분야에 적합합니다.

고성능 질화 알루미늄 세라믹의 열 전도성 장점은 주로 높은 열 전도성, 낮은 열 팽창 계수, 우수한 열 안정성, 우수한 단열 성능, 화학적 안정성, 가공성 및 환경 적응성에 반영됩니다. 이러한 장점으로 인해 전자 패키징, 광전자 장치, 항공 우주, 자동차 전자 장치 및 5G 통신과 같은 첨단 기술 분야에 널리 적용되어 현대 전자 및 열 관리에 없어서는 안 될 고성능 소재가 되었습니다.