Значения теплопроводности и другие области применения нитрида алюминия

---

В современной электронике, полупроводниковой промышленности и высокотехнологичном производстве теплопроводность материалов напрямую определяет производительность, надежность и срок службы продукции. Среди множества материалов, обеспечивающих отвод тепла, керамика из нитрида алюминия (AlN) выделяются благодаря своей превосходной теплопроводности, становясь ключевым материалом для решения проблемы рассеивания тепла при высокой плотности мощности. В этой статье будет объективно и систематически проанализирована теплопроводность нитрида алюминия, а также подробно рассмотрены его применение, преимущества и примеры использования клиентами.

Теплопроводность нитрида алюминия: данные и теория
Теплопроводность — это основная физическая величина, которая измеряет способность материала проводить тепло. Наиболее яркой особенностью нитрида алюминия является его чрезвычайно высокая теоретическая теплопроводность, достигающая 170–200 Вт/(м · К). Это значение намного выше, чем у оксида алюминия (Al2O3, около 30 Вт/(м · К)), сопоставимо с широко используемыми металлическими теплоотводящими материалами, такими как алюминий (около 200 Вт/(м · К)), и даже превосходит алюминий при определенных условиях.
Однако следует отметить, что на теплопроводность реальных продуктов значительно влияют такие факторы, как чистота, границы зерен, содержание кислорода и спекающие добавки. Благодаря передовым технологиям подготовки порошка и прессования под давлением мы можем производить высококачественные керамические подложки и структурные компоненты из нитрида алюминия со стабильной теплопроводностью более 170 Вт/(м · К), полностью используя их теоретические преимущества в наших продуктах.

Почему нитрид алюминия обладает такой высокой теплопроводностью?
Это в основном объясняется его кристаллической структурой. Нитрид алюминия представляет собой соединение с ковалентной связью и структурой вюртцита, а средняя длина свободного пробега фононов (основных носителей тепла) в его решетке велика, с минимальным рассеянием, что обеспечивает высокоэффективную теплопередачу внутри него.

Основные сценарии применения: какие ключевые проблемы решаются?
Благодаря высокой теплопроводности, высокой теплоизоляции, коэффициенту теплового расширения, соответствующему кремнию, и превосходной механической прочности, керамика из нитрида алюминия решила проблемы, с которыми традиционные материалы не могут справиться в следующих областях:

1. Упаковка светодиодов высокой мощности
   Проблема решена: светодиодные чипы высокой мощности генерируют огромное количество тепла. Если тепло не может быть своевременно отведено, это приведет к увеличению светового затухания, смещению цветовой температуры и внезапному сокращению срока службы.
   Применение продукта: в качестве керамической подложки для светодиодов (например, для корпусов COB) нитрид алюминия может быстро отводить тепло, выделяемое чипом, к радиатору, обеспечивая эффективную и стабильную работу светодиода.
2. Полупроводники и интегральные схемы
   Решение проблемы: по мере того как процесс производства микросхем выходит на нанометровый уровень, плотность мощности резко возрастает, и “тепловой отказ” становится одним из основных видов отказов интегральных схем.
   Применение продукта: Используется в качестве изоляционного и теплоотводящего субстрата, широко применяется в модулях IGBT, лазерных диодах (LD), микроволновых схемах RF и т. д. Он может контролировать температуру перехода основных компонентов в безопасном диапазоне, что значительно повышает надежность системы.
3. Автомобильная электроника и транспортные средства на новых источниках энергии
   Решение проблемы: Электронная система управления, инвертор главного привода, бортовое зарядное устройство и другие компоненты транспортных средств на новых источниках энергии работают в суровых условиях, с чрезвычайно высокими требованиями к теплоотводу и изоляции.
   Применение продукта: Теплоотводы из нитрида алюминия и керамические печатные платы используются для упаковки силовых модулей, помогая электромобилям стабильно работать в условиях высоких температур и продлевая срок службы аккумуляторов и электронных систем управления.
4. Аэрокосмическая и оборонная промышленность
   Решение проблем: В этих областях предъявляются чрезвычайно высокие требования к объему, весу и надежности электронных устройств, что требует использования материалов, способных сохранять стабильные характеристики в суровых условиях эксплуатации.
   Применение продукта: Используется для многочиповых модулей высокой плотности, модулей T/R фазированных антенных решеток и т. д., обеспечивая отличную теплоотдачу и целостность передачи сигнала.

Преимущества продукта: Почему стоит выбрать наше решение на основе нитрида алюминия?
При выборе изделий из нитрида алюминия наше решение предоставляет комплексные преимущества:
Максимальная эффективность управления тепловым режимом: Теплопроводность алюминиевого нитрида, который мы поставляем, стабильна и соответствует высоким отраслевым стандартам (>170 Вт/(м · К)), что делает его лучшим выбором для решения проблем с отводом чрезмерного тепла.
Отличная электроизоляция: Высокое сопротивление обеспечивает безопасность и стабильность сигнала в высоковольтных и высокочастотных приложениях.
Коэффициент теплового расширения, соответствующий кремнию, эффективно снижает напряжение между чипом и подложкой, вызванное тепловыми циклами, предотвращает растрескивание и отслоение и повышает долговечность продукта.
Отличная механическая прочность и технологичность: Несмотря на высокую твердость, мы можем предоставить различные структурные компоненты из нитрида алюминия сложной формы, изготовленные с помощью прецизионной обработки, чтобы удовлетворить ваши индивидуальные потребности.
Высокая чистота и однородность: Мы строго контролируем каждый этап от сырья до готовой продукции, обеспечивая высокую стабильность характеристик между партиями продукции и гарантируя стабильность вашего массового производства.

Керамика из нитрида алюминия становится ключевым материалом для развития высокомощных и высокоплотных электронных технологий благодаря своей незаменимой высокой теплопроводности и другим комплексным превосходным свойствам. Выбор правильных продуктов из нитрида алюминия и партнеров является важной частью обеспечения лидерства ваших продуктов в условиях жесткой конкуренции.

Керамика Brudeze поставляет и продает широкий ассортимент высококачественного кварцевого стекла, включая глиноземистую керамику, циркониевую керамику, керамику из нитрида кремния, керамику из нитрида алюминия, керамику из карбида кремния, керамику из карбида бора, биокерамику, обрабатываемую керамику и т.д. Мы можем удовлетворить требования заказчика к различным керамическим изделиям.