Bahagian Seramik Aluminium Nitrida dengan Ketelusan Terma yang Baik, Seramik AlN untuk Pengalihan Haba

Nitrida aluminium (AlN) bukan sahaja merupakan bahan anorganik, tetapi juga dianggap sebagai bahan utama dalam pembungkusan elektronik dan aplikasi semikonduktor. Struktur kristalnya yang didominasi oleh ikatan kovalen menjadikannya nitrida berbentuk heksagonal seperti intan dan mempamerkan celah tenaga lebar (6.2 eV) serta tenaga pengikatan eksiton yang ketara, menjadikannya semikonduktor celah tenaga langsung. Ketelusan termal nitrida aluminium adalah setinggi kira-kira 320 W/m ·K, setara dengan BeO dan SiC, dan lebih daripada 5 kali ganda daripada Al2O3. Pada masa yang sama, pekali pengembangan termanya sesuai dengan silikon dan galium arsenida, seterusnya meningkatkan potensi aplikasinya dalam bidang pembungkusan elektronik. Selain itu, nitrida aluminium menunjukkan sifat penebatan elektrik, mekanikal dan optik yang sangat baik, serta tidak toksik dan tahan kakisan suhu tinggi, membawa harapan baharu kepada industri semikonduktor

Komponen seramik nitrida aluminium (AlN) merupakan komponen maju yang diperbuat daripada serbuk AlN melalui pencetakan tepat dan pensinteran suhu tinggi (1700–1900°C ) dengan bahan bantu pensinteran seperti Y₂O₃ . Komponen ini banyak digunakan dalam elektronik, semikonduktor dan aerospace kerana sifat termanya, elektriknya dan mekanikalnya yang luar biasa.

Pemanas seramik Nitrida Aluminium mempunyai sifat ketelusan haba yang tinggi, penyeimbangan haba yang sangat baik dan penebatan elektrik. Pemanas seramik AlN digunakan secara meluas dalam peranti pembuatan semikonduktor, dan boleh digunakan dalam sistem pengewapan vakum, mesin percikan (sputtering) dan peranti CVD.

Ciri-Ciri Utama

• Ketelusan Haba: 170–230 W/(m·K), ~6–8× lebih tinggi daripada Al₂O₃; beberapa gred mencapai 260 W/(m·K).
• Pengembangan Terma: ~4.5×10⁻⁶/K, hampir sepadan dengan Si (3.5–4×10⁻⁶/K) untuk meminimumkan tekanan terma.
• Penebatan Elektrik: Ketahanan jenis >10¹⁴ Ω·cm pada suhu bilik; kekal stabil pada suhu tinggi.
• Sifat Mekanikal: Kekerasan Vickers ~1200 HV, kekuatan lentur 300–400 MPa, rintangan baik terhadap kejutan terma.
• Kestabilan Kimia: Tahan terhadap aluminium/besi cair, kebanyakan asid/basa; stabil sehingga ~1400°C dalam persekitaran pengoksidaan.

Aplikasi Utama

• Pembungkusan Elektronik: Substrat, penghawa dingin (heat sinks), dan bekas untuk semikonduktor berkuasa tinggi (IGBT, LED, modul RF) — menyelesaikan masalah penumpukan haba dan ketidaksesuaian terma dengan Si.
• Pemprosesan Semikonduktor: Komponen tahan plasma (pengapit, pengapit elektrostatik, pelapik ruang) untuk alat pengukir/penyimpanan.
• Aeroangkasa & Pertahanan: Penebat ringan suhu tinggi dan pengurusan haba dalam sistem avionik dan propulsi.
• Optoelektronik: Penghantar haba laser dan komponen optik yang memerlukan pengembangan rendah dan kekonduksian haba tinggi.

Fabrikasi & Penyesuaian

Proses lazim: Pencampuran serbuk → pembentukan (penekanan kering, tuangan pita, percetakan suntikan) → pensinteran (1700–1900°C dengan Y₂O₃) → pemesinan tepat (pengisaran, penggilapan, pemotongan laser). Komponen boleh disesuaikan dari segi saiz, ketebalan, siap permukaan, dan metalisasi (contohnya, ikatan tembaga langsung) untuk memenuhi keperluan rekabentuk tertentu.

Kelebihan berbanding Alternatif

• Lebih selamat berbanding BeO (tidak toksik).
• Kesesuaian haba dengan Si lebih baik berbanding SiC.
• Keconduksian haba lebih tinggi berbanding Al₂O₃ dengan penebatan yang setara.

Cabaran

• Harga lebih tinggi berbanding Al ₂ O ₃ ; sensitif terhadap cacat pemprosesan yang mempengaruhi kekonduksian haba.
• Memerlukan kawalan ketat terhadap kelembapan semasa pemprosesan untuk mengelakkan hidrolisis.

Komponen seramik AlN adalah kritikal bagi elektronik generasi seterusnya dan sistem berteknologi tinggi, membolehkan pengurusan haba yang cekap serta prestasi yang boleh dipercayai dalam keadaan ekstrem.

Shunt haba seramik AlN adalah komponen pengurusan haba premium

yang digunakan dalam elektronik berprestasi tinggi dan kebolehpercayaan tinggi, di mana keperluan serentak untuk pemindahan haba maksimum dan penebatan elektrik adalah kritikal. Ia menyelesaikan masalah klasik antara muka yang bersifat penebat tetapi tahan haba dengan menyediakan suatu

laluan yang bersifat sangat konduktif sekaligus penebat.

Bahan: Nitrida Aluminium (AlN) adalah seramik teknikal lanjutan.

Sifat Utama: Ia mempunyai kekonduksian haba yang luar biasa tinggi bagi suatu

penebat elektrik. AlN berkualiti tinggi boleh mempunyai kekonduksian haba yang setanding

dengan logam seperti aluminium ( ≈ 170-220 W/mK ).

Ciri lain: Ia adalah penebat elektrik yang sangat baik, mempunyai pekali

perpanjangan terma (CTE) yang sangat sesuai dengan silikon dan lain-lain

semikonduktor, dan mempunyai kekuatan mekanikal dan kestabilan kimia yang tinggi.

Aplikasi Utama:

• Elektronik Kuasa: Substrat penebat untuk IGBT, MOSFET, modul kuasa, dan pakej LED. Ia memindahkan haba dari mati semikonduktor ke plat pangkalan logam atau heatsink tanpa memerlukan pad penebat yang berasingan (yang sering mempunyai konduktiviti haba yang lebih rendah).
• RF / Microwave Packages: Sebagai bingkai tingkap atau tudung yang menyediakan kedua-dua penyatuan hermetik dan laluan untuk haba untuk melarikan diri dari mati RF dalaman.
• Pembawa Dioda Laser: Untuk memasang dioda laser, di mana pengekstrakan haba yang cekap adalah penting untuk prestasi dan jangka hayat, sambil mengekalkan penebat elektrik.
• Aplikasi Voltan Tinggi, Frekuensi Tinggi: Di mana kedua-dua prestasi terma yang unggul dan kekuatan dielektrik yang tinggi diperlukan.

 Reka bentuk & kegunaan biasa:

Sebuah pengalir haba AlN biasanya datang dalam bentuk plat, penyekat, atau substrat yang dimesin dengan tepat,

ia mungkin mempunyai:

• Jejak atau pad logam pada satu atau kedua-dua belah sisi (menggunakan teknik Mo-Mn atau lapisan tebal) untuk pengelupasan atau pematerian kepada komponen lain.
• Lubang tembus atau via untuk sambungan elektrik.
• Ia biasanya dipateri atau dikimpal antara komponen panas (contohnya, cip semikonduktor) dan penyelesaian penyejukan (contohnya, sinki haba tembaga).

Spesifikasi Teknikal