Керамические структурные компоненты из нитрида алюминия (AlN) представляют собой высокопроизводительные прецизионные детали, изготовленные из порошка нитрида алюминия высокой чистоты с помощью передовых процессов керамического формования и спекания. Обладая сверхвысокой теплопроводностью, отличной электроизоляцией, хорошей механической прочностью и термостабильностью, он широко используется в таких областях, как электронный теплоотвод, силовая электроника, производство полупроводников, лазерные технологии и т. д., особенно подходит для интегральных систем высокой плотности со строгими требованиями к терморегулированию.
Преимущества основного материала
Характеристики нитрида алюминия (AlN)
Сверхвысокая теплопроводность: Теплопроводность может достигать 180-230 Вт/(м - К) (близко к металлическому алюминию), что в 5-8 раз выше, чем у оксида алюминия, эффективно рассеивая локальные горячие точки.
Отличная электроизоляция: Объемное удельное сопротивление>10 ¹⁴Ω- см, пробивная прочность>15 кВ/мм, подходит для работы в условиях высокого напряжения и высокого электрического поля.
Низкий коэффициент теплового расширения: Отличная совместимость с кремнием (CTE ≈ 4,2 ppm/℃), что позволяет избежать разрушения интерфейса под воздействием термического напряжения.
Высокая температурная стабильность: Долгосрочная температура использования>800 ℃, кратковременная допустимая температура выше 1200 ℃, стабильная работа в вакууме или инертной атмосфере.
Высокая механическая прочность: Прочность на изгиб ≥ 350 МПа, твердость HV ≈ 1200, подходит для обработки сложных конструкций.
Сравнительные преимущества материалов
Показатели эффективности: Нитрид алюминия (AlN), оксид алюминия (Al ₂ O3), оксид бериллия (BeO), металлическая медь (Cu)
Теплопроводность (Вт/(м - К)) 180~230 20~40 300~350 401
Отличная электроизоляция (объемное сопротивление>10 ¹⁴) Отличная (объемное сопротивление>10 ¹²) Отличная (объемное сопротивление>10 ¹³) Проводимость
Плотность (г/см ³) 3,26 3,9~4,0 2,85 8,96
Токсичный, нетоксичный, высокотоксичный, нетоксичный
Стоимость переработки относительно высокая, низкая, чрезвычайно высокая (требуется специальная защита для высокотоксичных веществ) и низкая (требуется вторичная переработка)
Дизайн и процесс производства продукции
Дизайн структуры
Оптимизация теплового моделирования: Проектирование теплоотводящих зубцов, проточных каналов и других конструкций с помощью анализа методом конечных элементов (FEA) для достижения максимальной эффективности теплопередачи.
Прецизионное литье: поддерживает проектирование сложных геометрических форм (например, массивов микроотверстий и неровных канавок) для увеличения эффективной площади теплоотвода.
Процесс металлизации: Поверхность может быть покрыта золотом, серебром, медью или заварена молибденовыми листами для достижения высокой надежности соединения керамики с металлами.
процесс производства
Обработка порошка: Высокочистый порошок AlN (чистота ≥ 99,5%, D50100 Вт/(м - К) при 800 ℃)
Электрическое сопротивление изоляции>10 ¹⁴Ω- см (25 ℃), диэлектрическая проницаемость ≈ 8,5 (1MHz)
Коэффициент теплового расширения (CTE) составляет 4,0~4,5 ppm/℃ (25~800 ℃), что очень совместимо с Si (4,2 ppm/℃) и GaAs (5,8 ppm/℃).
Прочность на изгиб ≥ 350 МПа (25 ℃), ≥ 200 МПа（800℃）
Вязкость разрушения 3,5~4,0 МПа - м ¹/²
Долгосрочное использование рабочей температуры: ≤ 800 ℃; Краткосрочный предел: 1200 ℃ (инертная атмосфера)
Точность размеров литья под давлением: ± 0,01 мм; литье под сухим прессованием: ± 0,02 мм
Шероховатость поверхности: Ra ≤ 0,2 мкм после шлифовки, Ra ≤ 0,05 мкм после полировки
Типичные сценарии применения
Электронное поле рассеивания тепла
Мощный радиатор для светодиодов: Заменяет традиционные металлические радиаторы, повышает эффективность рассеивания тепла более чем на 30% и продлевает срок службы светодиодов.
Подложка для модулей IGBT: решает проблему высоких температур для устройств SiC/GaN и снижает тепловое сопротивление до уровня менее 0,2 К/Вт.
Фильтр базовых станций 5G: с высокой теплопроводностью и низкими потерями, подходящие для высокочастотных и мощных сценариев.
Оборудование для производства полупроводников
Электростатический патрон (ESC): Высокая изоляция для предотвращения короткого замыкания, равномерное распределение тепла для повышения производительности обработки пластин.
Компоненты вакуумной камеры: Устойчив к радиационной и плазменной коррозии, подходит для травильных машин и оборудования PVD.
Лазеры и оптоэлектроника
Лазерный теплоотвод: эффективно отводит тепло света накачки и стабилизирует выходную мощность лазера.
Кронштейн для оптических компонентов: Низкое тепловое расширение обеспечивает стабильность оптического пути и подходит для высокоточных лазерных систем.
Новые энергетические транспортные средства
Отвод тепла от модуля зарядки автомобиля: для решения проблемы терморегулирования высоковольтной платформы 800 В, уменьшив ее объем на 40%.
Торцевая плата модуля аккумулятора: Изоляция, теплопроводность и легкая конструкция "три в одном" повышают безопасность батареи.
Индивидуальные услуги
Модификация материала: Добавление вторых фаз, таких как SiC и BN, для повышения стойкости к тепловому удару или смазывающей способности.
Структурное проектирование: На основе моделирования термомеханической связи предоставляем решения по оптимизации топологии.
Процесс металлизации: Разработка системы металлизации Au/Ag/Cu для адаптации к различным процессам сварки.
Услуги по нанесению покрытий: Нанесение DLC, SiO ₂ и других покрытий для повышения гидрофобности поверхности или износостойкости.
Прецизионные структурные компоненты из нитрида алюминия с изоляцией высокой теплопроводности обеспечивают революционные решения для электронных устройств, полупроводникового производства, новой энергетики и других областей с высочайшей эффективностью терморегулирования и надежностью материалов. Будь то повышение эффективности отвода тепла, оптимизация объема оборудования или повышение стабильности системы, они демонстрируют преимущества, с которыми не могут сравниться традиционные материалы. Если вам нужна подробная техническая информация, тестирование образцов или индивидуальный дизайн, пожалуйста, обращайтесь к нам, чтобы вместе исследовать безграничные возможности керамики на основе нитрида алюминия!
