고열전도성 알루미나 나이트라이드 ALN 세라믹 절연 부품

알루미늄 나이트라이드 세라믹 부품은 알루미늄 나이트라이드 세라믹을 기반으로 제작된 다양한 구성 요소입니다. 탁월한 종합 성능 덕분에 다수의 첨단 기술 분야에서 핵심적인 역할을 하고 있습니다. 다음은 이에 대한 자세한 소개입니다.

특성

높은 열전도성 및 절연성: 상온에서 알루미늄 나이트라이드 세라믹 부품의 열전도율은 170~230W/(m·K)에 달하며, 이는 알루미나 세라믹보다 5~10배 높습니다. 따라서 열을 신속하게 방출할 수 있습니다. 동시에 부피 저항률은 10¹⁴~10¹⁶Ω·cm에 이르며, 우수한 전기 절연 특성도 갖추고 있어 회로 내 단락을 효과적으로 방지합니다.

낮은 유전율 및 손실: 유전율이 8.5에서 9.5 사이로 알루미나에 비해 훨씬 낮으며, 유전 손실은 0.001 이하입니다. 고주파 신호 전송 시 신호 감쇠와 간섭을 줄여 신호 전송의 안정성과 속도를 보장할 수 있습니다.

우수한 내열성 및 열적 안정성: 녹는점이 최대 2200℃에 달하며, 1500℃ 이하에서는 장시간 구조적 안정성을 유지할 수 있습니다. 실리콘 칩과 열팽창 계수가 유사하여 온도 변화로 인한 계면 응력을 줄이고, 칩이 기판에서 벗겨지는 것을 방지할 수 있습니다.
우수한 화학적 안정성: 강산을 제외한 대부분의 화학 약품에 저항성이 있으며, 습한 환경에서도 산화나 열화가 일어나기 어렵습니다. 부식성 환경에서도 양호한 성능을 유지할 수 있습니다.

제조 과정

일반적으로 고순도 AlN 세라믹 분말에 소량의 소결 보조제를 균일하게 혼합한 후 등압 성형을 통해 프리폼(green body)을 형성한다. 이후 프리폼을 질소 또는 불활성 분위기에서 소결하고 핫 아이소스테틱 프레싱(hot isostatic pressing)하여 밀도를 높인다. 마지막으로 프리폼은 정밀 기계 가공 및 표면 연마를 거친다.

응용 분야

포함됨 반도체 분야: 발열 기판, 캐리어 보드, 정전척(electrostatic chuck) 및 기타 부품 제조에 주로 사용된다. 3D 프린팅 기술을 활용하면 기판 내부에 복잡한 열 방출 채널을 설계하여 고성능 칩의 열 관리 요구 사항을 충족시킬 수 있다.

신에너지 분야에서는 배터리용 히트싱크, 절연 브래킷 등을 제조하는 데 사용할 수 있다. 이는 배터리 작동 중 발생하는 열을 신속하게 방출할 뿐만 아니라 배터리 셀 간의 전기적 절연을 실현함으로써 배터리 팩의 안전성과 수명을 향상시킬 수 있다.

5G 통신 분야에서: 안테나 커버, 필터, RF 장치 하우징 등의 제조에 사용된다. 낮은 유전율과 낮은 손실 특성 덕분에 고주파 신호의 감쇠를 줄이고 통신 품질을 향상시킬 수 있으며, 동시에 비교적 가벼운 무게로 장비의 경량화 요구 조건을 충족시킨다.

항공우주 분야에서: 내열성 회로 기판, 센서 하우징 등의 제조에 사용할 수 있다. -180℃에서 1200℃까지의 극한 온도 환경에서도 구조적 정확성과 성능 안정성을 유지하여 장비의 정상 작동을 보장한다.

일반적인 유형

질화알루미늄 세라믹 기판: 가장 일반적인 질화알루미늄 부품 중 하나로, 뛰어난 열 전도성과 전기 절연성을 갖추고 있어 전자 장치의 방열 및 회로 패키징에 널리 사용된다.

질화알루미늄 세라믹 히트싱크: 일반적으로 3D 프린팅 등의 공정을 통해 제조되며, 실제 필요에 따라 다양한 형태와 구조로 설계하여 열분산 효율을 높일 수 있다. 주로 전기차 배터리 팩, 고출력 전자장치 등에서의 열분산에 사용된다.

질화알루미늄 세라믹 안테나 라돔: 낮은 유전율과 낮은 손실 특성을 지녀 고주파 신호의 우수한 전송을 보장하며, 내부 안테나를 외부 환경의 영향으로부터 보호한다. 5G 통신, 위성 통신 등 분야에 적용된다.

왜 질화알루미늄 세라믹은 그렇게 비싼가?

1. 질화알루미늄은 자연계에 존재하지 않으므로 화학적 증폭 및 합성을 통해 생산된다.
2. 분말은 여러 차례 정제 과정을 거쳐야 하며, 높은 순도가 요구된다.
정밀 가공 공정에는 다이아몬드 연마 도구와 정밀 기계가 필요합니다. 세라믹은 경도가 높고 가공 속도가 느립니다.

질화알루미늄 세라믹 부품의 가격을 어떻게 낮출 수 있나요?

답변: 제품 가격을 낮추는 방법은 여러 가지가 있습니다.
1. 주문 수량을 늘릴 수 있습니다.
2. 제품에 대한 정밀도 요구 사항을 낮춥니다.
3. 또는 성형, 소결 및 가공을 용이하게 하고 폐기율을 줄이기 위해 제품 구조를 변경합니다.
4. 알루미나와 같이 가격이 더 낮은 재료를 선택합니다.

기술 사양