Pièce composant isolante en céramique de nitrure d'alumine AlN à haute conductivité thermique

Les pièces en céramique de nitrure d'aluminium sont divers composants fabriqués à partir de céramiques de nitrure d'aluminium. Grâce à leurs excellentes performances globales, elles jouent un rôle clé dans plusieurs domaines de haute technologie. Voici une présentation détaillée à ce sujet :

Caractéristiques

Haute conductivité thermique et isolation : À température ambiante, la conductivité thermique des pièces en céramique de nitrure d'aluminium peut atteindre 170-230 W/(m·K), soit 5 à 10 fois celle des céramiques à base d'alumine. Elles permettent une dissipation rapide de la chaleur. Par ailleurs, leur résistivité volumique est aussi élevée que 10¹⁴-10¹⁶ Ω·cm, et elles possèdent également d'excellentes propriétés d'isolation électrique, empêchant efficacement les courts-circuits dans le circuit.

Faible constante diélectrique et faibles pertes : La constante diélectrique se situe entre 8,5 et 9,5, ce qui est bien inférieur à celle de l'alumine, et la perte diélectrique est inférieure à 0,001. Cela permet de réduire l'atténuation du signal et les interférences lors de la transmission de signaux haute fréquence, garantissant ainsi la stabilité et la rapidité de la transmission du signal.

Résistance aux hautes températures et stabilité thermique : Le point de fusion est aussi élevé que 2200 °C, et il peut maintenir une stabilité structurelle pendant une longue période à des températures inférieures à 1500 °C. Le coefficient de dilatation thermique est proche de celui des puces en silicium, ce qui permet de réduire les contraintes d'interface dues aux variations de température et d'empêcher le décollement de la puce du substrat.
Bonne stabilité chimique : Il résiste à la plupart des milieux chimiques sauf aux acides forts, et n'est pas sujet à l'oxydation ni à la détérioration dans un environnement humide. Il peut conserver de bonnes performances dans des environnements corrosifs.

Processus de fabrication

Généralement, une poudre céramique d'AlN de haute pureté est mélangée uniformément avec une petite quantité d'additifs de frittage, puis formée en pièces vertes par pressage isostatique. Ensuite, les pièces vertes sont frittées et soumises à un pressage isostatique à chaud dans une atmosphère d'azote ou inerte afin de les densifier. Enfin, les pièces vertes subissent un usinage mécanique précis et un polissage de surface.

Domaines d'application

Dans dans le domaine des semiconducteurs : elle est souvent utilisée pour fabriquer des substrats de dissipation thermique, des cartes porteuses, des pinces électrostatiques et d'autres composants. Grâce à la technologie d'impression 3D, des canaux de dissipation thermique complexes peuvent être conçus à l'intérieur du substrat pour répondre aux exigences de dissipation thermique des puces haut de gamme.

Dans le domaine de l'énergie nouvelle, elle peut être utilisée pour fabriquer des dissipateurs thermiques pour batteries, des supports isolants, etc. Elle permet non seulement d'évacuer rapidement la chaleur générée par la batterie pendant son fonctionnement, mais aussi d'assurer l'isolation électrique entre les cellules de la batterie, améliorant ainsi la sécurité et la durée de vie du bloc-batterie.

Dans le domaine des communications 5G : Il est utilisé pour la fabrication de couvercles d'antenne, de filtres, de boîtiers pour dispositifs RF, etc. Ses caractéristiques de faible constante diélectrique et de faibles pertes permettent de réduire l'atténuation des signaux haute fréquence, d'améliorer la qualité de communication, tout en étant relativement léger, répondant ainsi aux exigences d'allègement des équipements.

Dans le domaine aérospatial : Il peut être utilisé pour fabriquer des cartes de circuits résistantes aux hautes températures, des boîtiers de capteurs, etc. Il peut maintenir la précision structurelle et la stabilité des performances dans des environnements de température extrême allant de -180 °C à 1200 °C, garantissant le fonctionnement normal des équipements.

Types courants

Substrat céramique en nitrure d'aluminium : Il s'agit l'un des composants en nitrure d'aluminium les plus courants, doté d'une excellente conductivité thermique et d'un bon isolement électrique, et est largement utilisé pour la dissipation thermique des dispositifs électroniques et l'emballage de circuits.

Dissipateurs thermiques en céramique de nitrure d'aluminium : généralement fabriqués par impression 3D et d'autres procédés, ils peuvent être conçus sous différentes formes et structures selon les besoins réels afin d'améliorer l'efficacité de dissipation thermique. Ils sont souvent utilisés pour la dissipation de chaleur dans les batteries de véhicules électriques, les dispositifs électroniques haute puissance, etc.

Radôme d'antenne en céramique de nitrure d'aluminium : il présente une faible constante diélectrique et de faibles pertes, assurant une bonne transmission des signaux hautes fréquences et protégeant l'antenne interne des influences environnementales externes. Il est utilisé dans les domaines des communications 5G, des communications par satellite, etc.

Pourquoi les céramiques en nitrure d'aluminium sont-elles si coûteuses ?

1. Le nitrure d'aluminium n'existant pas à l'état naturel, il est produit par amplification chimique et synthèse.
2. La poudre doit subir plusieurs purifications et requiert une grande pureté.
3. Le processus d'usinage de précision nécessite des outils de meulage en diamant et des machines-outils de précision. Les céramiques ont une grande dureté et leur usinage est lent

Comment peut-on réduire le prix des pièces en céramique de nitrure d'aluminium ?

Réponse : Il existe plusieurs moyens de réduire les prix des produits
1. La quantité de commande peut être augmentée
2. Réduire les exigences de précision pour les produits
3. Ou modifier la structure du produit afin de faciliter le moulage, le frittage et l'usinage, et ainsi réduire le taux de rebut
4. Choisir des matériaux moins coûteux, comme l'alumine

Spécifications techniques