قطعه یا کامپوننت عایق سرامیکی نیترید آلومینیوم (ALN) با هدایت حرارتی بالا

قطعات سرامیکی نیترید آلومینیوم، اجزای مختلفی هستند که بر پایه سرامیک نیترید آلومینیوم ساخته شده‌اند. با عملکرد عالی و جامع آنها، این قطعات نقش کلیدی در حوزه‌های متعدد فناوری پیشرفته ایفا می‌کنند. در ادامه معرفی دقیقی از این محصول ارائه شده است:

ویژگی‌ها

هدایت حرارتی و عایق‌بندی بالا: در دمای محیط، هدایت حرارتی قطعات سرامیکی نیترید آلومینیوم می‌تواند به 170 تا 230 وات بر متر کلوین (W/(m·K)) برسد که 5 تا 10 برابر سرامیک‌های آلومینا است. این ویژگی امکان دفع سریع گرما را فراهم می‌کند. در همین حال، مقاومت حجمی آن تا 10¹⁴ تا 10¹⁶ اهم‌سانتی‌متر (Ω·cm) بالا می‌رود و خواص عایقی الکتریکی بسیار خوبی دارد و به‌طور مؤثر از ایجاد اتصال کوتاه در مدار جلوگیری می‌کند.

ثابت دی‌الکتریک پایین و تلفات کم: ثابت دی‌الکتریک بین ۸٫۵ تا ۹٫۵ است که بسیار پایین‌تر از آلومینا می‌باشد، و تلفات دی‌الکتریک کمتر از ۰٫۰۰۱ است. این ویژگی می‌تواند موجب کاهش تضعیف سیگنال و تداخل در هنگام انتقال سیگنال با فرکانس بالا شود و ثبات و سرعت انتقال سیگنال را تضمین می‌کند.

مقاومت در برابر دمای بالا و پایداری حرارتی: نقطه ذوب آن به ۲۲۰۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد و می‌تواند برای مدت طولانی در دماهای پایین‌تر از ۱۵۰۰ درجه سانتی‌گراد پایداری ساختاری خود را حفظ کند. ضریب انبساط حرارتی آن نزدیک به ضریب انبساط تراشه‌های سیلیکونی است که این امر می‌تواند تنش‌های ناشی از تغییرات دما در مرز مشترک را کاهش داده و از جدا شدن تراشه از زیرلایه جلوگیری کند.
پایداری شیمیایی خوب: این ماده در برابر بیشتر محیط‌های شیمیایی مقاوم است، به جز اسیدهای قوی، و در محیط‌های مرطوب دچار اکسیداسیون و بدتر شدن عملکرد نمی‌شود. این ویژگی اجازه می‌دهد در محیط‌های خورنده عملکرد مناسبی را حفظ کند.

فرآیند تولید

به‌طور کلی، پودر سرامیکی AlN با خلوص بالا به‌صورت یکنواخت با مقدار کمی از مواد کمک‌سینتر که به آنها sintering aids گفته می‌شود مخلوط شده و سپس از طریق فشار هیدرواستاتیک در دماهای پایین به شکل بدنه اولیه (green body) درمی‌آیند. پس از آن، این بدنه‌های اولیه در محیط نیتروژن یا گاز بی‌اثر عملیات سینتر و فشرده‌سازی حرارتی هیدرواستاتیک (HIP) می‌بینند تا متراکم شوند. در نهایت، این قطعات تحت فرآیندهای دقیق ماشین‌کاری مکانیکی و پولیش سطحی قرار می‌گیرند.

زمینه های درخواست

در در حوزه نیمهرسانا: اغلب برای ساخت زیرلایه‌های پراکنده‌کننده گرما، برد حامل، چکش‌های الکترواستاتیک و سایر قطعات استفاده می‌شود. با استفاده از فناوری چاپ سه‌بعدی، می‌توان کانال‌های پیچیده پراکندگی گرما را در داخل زیرلایه طراحی کرد تا نیازهای پراکندگی گرمایی تراشه‌های پیشرفته را برآورده کرد.

در حوزه انرژی نو، می‌توان از آن برای ساخت مبدل‌های گرمایی باتری، پایه‌های عایق و غیره استفاده کرد. این ماده نه تنها می‌تواند گرمای تولیدشده توسط باتری در حین کار را به سرعت دفع کند، بلکه می‌تواند عایق‌بندی الکتریکی بین سلول‌های باتری را نیز فراهم کند و به این ترتیب ایمنی و عمر مفید بسته باتری را افزایش دهد.

در زمینه ارتباطات 5G: از آن برای تولید پوشش آنتن، فیلترها، محفظه دستگاه‌های RF و غیره استفاده می‌شود. مشخصه ثابت دی‌الکتریک پایین و تلفات کم آن باعث کاهش تضعیف سیگنال‌های فرکانس بالا، بهبود کیفیت ارتباطات و همچنین وزن نسبتاً سبک آن می‌شود که نیازهای تجهیزات سبک‌وزن را برآورده می‌کند.

در حوزه هوافضا: قابلیت استفاده در ساخت برد مدارهای مقاوم در برابر دماهای بالا، محفظه سنسورها و غیره را دارد. این ماده می‌تواند دقت ساختاری و پایداری عملکردی خود را در محیط‌های دمایی شدید در محدوده 180- تا 1200 درجه سانتی‌گراد حفظ کند و عملکرد عادی تجهیزات را تضمین نماید.

انواع رایج

زیرلایه سرامیکی نیترید آلومینیوم: یکی از رایج‌ترین قطعات نیترید آلومینیوم است که دارای هدایت حرارتی عالی و عایق‌بندی الکتریکی است و به‌طور گسترده در دفع حرارت دستگاه‌های الکترونیکی و بسته‌بندی مدارها استفاده می‌شود.

خنک‌کننده‌های سرامیکی نیترید آلومینیوم: معمولاً از طریق فناوری چاپ سه‌بعدی و دیگر فرآیندها تولید می‌شوند و می‌توان آنها را با شکل‌ها و ساختارهای مختلف بر اساس نیاز واقعی طراحی کرد تا کارایی پراکندگی گرما بهبود یابد. این خنک‌کننده‌ها اغلب در سیستم‌های خنک‌کننده بسته‌های باتری خودروهای انرژی نو، دستگاه‌های الکترونیکی با توان بالا و غیره استفاده می‌شوند.

رادوم آنتن سرامیکی نیترید آلومینیوم: این محصول دارای ثابت دی‌الکتریک پایین و تلفات کم است که انتقال خوب سیگنال‌های فرکانس بالا را تضمین می‌کند و از آنتن داخلی در برابر عوامل محیطی خارجی محافظت می‌کند. این رادوم در زمینه‌های ارتباطات 5G، ارتباطات ماهواره‌ای و دیگر کاربردها به کار می‌رود.

چرا سرامیک‌های نیترید آلومینیوم اینقدر گران هستند؟

1. از آنجا که نیترید آلومینیوم در طبیعت وجود ندارد، از طریق تقویت و سنتز شیمیایی تولید می‌شود.
2. پودر مورد نیاز باید چندین بار تصفیه شود و دارای الزامات بالایی در مورد خلوص است.
فرآیند ماشینکاری دقیق نیازمند ابزارهای سنباده‌زنی الماسی و دستگاه‌های ماشینکاری دقیق است. سرامیک‌ها سختی بالایی دارند و فرآوری آنها کند است

چگونه می‌توان قیمت قطعات سرامیکی نیترید آلومینیوم را کاهش داد؟

پاسخ: چندین روش برای کاهش قیمت محصولات وجود دارد
1. می‌توان مقدار سفارش را افزایش داد
2. نیازمندی‌های دقت در محصولات را کاهش داد
3. یا ساختار محصول را تغییر داد تا قالب‌گیری، سینتر شدن و پردازش آسان‌تر شود و ضایعات کاهش یابد
4. موادی با قیمت پایین‌تر مانند آلومینا را انتخاب کرد

مشخصات فنی