Aluminum nitride ceramic là gì?

Aluminum nitride (AlN) là một loại vật liệu gốm sứ tiên tiến có hiệu suất cao, nổi tiếng với khả năng dẫn nhiệt xuất sắc, tính cách điện tuyệt vời và độ bền cơ học cao. Công thức hóa học của Aluminum nitride là AlN, được tạo thành từ các nguyên tử nhôm và nguyên tử nitơ liên kết với nhau theo cấu trúc tinh thể lục giác.
Khác với nhiều loại gốm sứ khác, gốm sứ nitrua nhôm có cả độ dẫn nhiệt cao và hằng số điện môi thấp, khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng cần tản nhiệt hiệu quả và cách điện.
AlN (nitrua nhôm) vượt trội hơn các loại gốm truyền thống như oxit nhôm trong một số lĩnh vực cụ thể, trở thành vật liệu không thể thiếu trong các ngành công nghiệp như bán dẫn, điện tử, hàng không vũ trụ và thiết bị điện.

Ưu điểm chính của nitrua nhôm

Gốm nhôm nitride nổi bật nhờ các đặc tính vật lý và hóa học ưu việt, trở thành lựa chọn tốt hơn so với nhiều vật liệu truyền thống.

Ưu điểm nổi bật nhất của AlN là hệ số dẫn nhiệt cao, thường nằm trong khoảng từ 170 đến 200 W/mK, thậm chí cao hơn. Điều này khiến nó có thể sánh ngang với các kim loại như đồng, tạo nên sự khác biệt rõ rệt so với các loại gốm truyền thống như oxit nhôm. Hệ số dẫn nhiệt cao của nitơ hóa nhôm có thể tản nhiệt nhanh chóng và hiệu quả khỏi các bộ phận điện tử nhạy cảm, ngăn ngừa quá nhiệt và đảm bảo tuổi thọ của thiết bị.

AlN là một chất cách điện điện xuất sắc, có độ bền điện môi cao và hằng số điện môi thấp. Hằng số điện môi của nitrua nhôm thường nằm trong khoảng 8,8. Độ tổn hao điện môi thấp này khiến nó trở thành vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng tần số cao, nơi tính toàn vẹn tín hiệu là yếu tố quan trọng.

Hệ số giãn nở nhiệt (CTE) của AlN rất tương tự với silicon (Si). Tính chất này rất quan trọng đối với việc đóng gói bán dẫn, vì nó có thể giảm thiểu ứng suất nhiệt và biến dạng giữa chip và đế trong quá trình biến đổi nhiệt độ, từ đó nâng cao độ tin cậy của toàn bộ gói sản phẩm.

Gốm nhôm nitride có độ bền uốn và độ cứng cao, có thể chịu được ứng suất cơ học lớn. Điều này làm cho nó phù hợp để sản xuất các bộ phận cấu trúc cần cả tính ổn định nhiệt và ổn định cơ học.

Nó có khả năng chống ăn mòn mạnh mẽ đối với kim loại nóng chảy, các loại khí xử lý bán dẫn và nhiều loại hóa chất, đảm bảo tính ổn định trong môi trường khắc nghiệt.

Khác với một loại gốm có hệ số dẫn nhiệt cao khác là oxit beo (BeO), nitrua nhôm không độc hại và an toàn hơn trong quá trình sản xuất và xử lý.

Lưu ý

Gốm nhôm nitrit có thể phản ứng hóa học với các chất lỏng như axit vô cơ, kiềm mạnh và nước, với tốc độ hòa tan chậm, do đó không thể ngâm trực tiếp vào các chất này. Tuy nhiên, nhôm nitrit có khả năng chịu được hầu hết các muối nóng chảy, bao gồm clorua và cryolite.

Ứng dụng gốm nhôm nitrua

Gốm nhôm nitrit (AlN) được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp công nghệ cao nhờ tính dẫn nhiệt và cách điện điện tuyệt vời. Chúng được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực bán dẫn và đóng gói điện tử, làm tấm tản nhiệt cho các thiết bị công suất lớn như mô-đun IGBT và LED, đảm bảo hoạt động ổn định của thiết bị. Trong lĩnh vực điện tử ô tô, AlN là vật liệu tản nhiệt quan trọng cho mô-đun công suất xe điện và hệ thống quản lý pin. Ngoài ra, AlN còn đóng vai trò quan trọng trong các thiết bị vi sóng và tần số vô tuyến, thiết bị y tế, hàng không vũ trụ và quốc phòng, cung cấp các giải pháp tản nhiệt và cách điện hiệu suất cao.

Các cấp độ hiện tại của vật liệu nitrua nhôm

Tại Zhihao, chúng tôi cung cấp nhiều loại gốm nhôm nitride với các cấp độ khác nhau để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật đa dạng:

Đặc tính chính của nitrua nhôm

tài sản AlN-170 (tiêu chuẩn) AlN-200 (phiên bản nâng cấp) AlN-230 (siêu)
Độ dẫn nhiệt(W/m·K) ≥170 ≥200 ≥230
Điện trở suất thể tích(Ω·cm) >1×10 14 >1×10 14 >1×10 14
Điện môi(kV/mm) >15 >15 >15
Hệ số giãn nở nhiệt (CTE)(×10⁻⁶/K) ~4.5 ~4.5 ~4.5
Độ bền uốn(MPa) 300 – 400 350 – 450 350 – 450
Nhiệt độ làm việc tối đa(°C, trong khí trơ) ≥1000 ≥1000 ≥1000
hàm lượng oxy(wt%) 0,5 – 1,0 ≤0,5 ≤0,3
Định vị chi phí kinh tế hiệu suất cao Siêu hiệu suất
Ứng dụng điển hình Vỏ bọc điện tử đa năng, tấm nền tản nhiệt LED Mô-đun bán dẫn công suất cao, thiết bị tần số vô tuyến/vi sóng Mô-đun SiC/GaN công suất cực cao, laser công suất cao, quản lý nhiệt cấp quân sự

*Các giá trị trên là đặc tính điển hình của vật liệu, có thể thay đổi tùy thuộc vào cấu hình sản phẩm và quy trình sản xuất. Để biết thêm chi tiết, vui lòng liên hệ với chúng tôi bất cứ lúc nào.

*Bề mặt nhôm nitrua dễ bị oxy hóa, tạo thành một lớp oxit nhôm. Điều này giúp bảo vệ vật liệu, nhưng ảnh hưởng đến hệ số dẫn nhiệt (oxit nhôm khoảng 30 W/mK). Trong môi trường oxy hóa, quá trình này xảy ra ở khoảng 700°C. Trong môi trường trơ, lớp này bảo vệ AlN ở nhiệt độ lên đến khoảng 1350°C. Khi nhiệt độ cao hơn mức này, quá trình oxy hóa bản thể sẽ xảy ra.

Ví dụ ứng dụng sản phẩm nitrua nhôm

Gốm nhôm nitride có tính dẫn nhiệt cao, cách điện tốt, hằng số điện môi thấp và hệ số giãn nở nhiệt gần giống với silicon, khiến nó trở thành một vật liệu có ứng dụng rộng rãi, phù hợp với nhiều ứng dụng công nghiệp. Dưới đây là những ứng dụng phổ biến và có ảnh hưởng nhất của sản phẩm nhôm nitride trong các lĩnh vực khác nhau:

  • Substrate of aluminum nitride
  • Bảng mạch đóng gói điện tử
  • Radiator and heat spreader
  • Bộ phận thiết bị bán dẫn
  • Chất cách điện và chất mang
  • Thành phần quản lý nhiệt
  • Nồi gốm
  • Ống, thanh, vòng gốm
  • Tùy chỉnh các bộ phận chính xác
Substrate gốm nhôm nitride
0032
104
AlN gốm nitrua nhôm tấm nền gốm lớn
u4994962423209566289fm253fmtautoapp138fJPEG-1
0082-1
021 (1)
w01

Chế biến nhôm nitrua

Chất liệu gốm AlN (nitrua nhôm) do Zhi Hao Ceramics cung cấp có độ tinh khiết cao và khả năng dẫn nhiệt xuất sắc, là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu khả năng tản nhiệt và cách điện điện tuyệt vời. Nitrua nhôm có thể được định hình bằng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm ép khô, ép đồng nhất, ép phun và ép đùn, tùy thuộc vào hình dạng và tính năng sản phẩm mong muốn.

Quá trình nung kết là bước quan trọng trong sản xuất gốm nhôm nitrit. Quá trình nung kết ở nhiệt độ cao trong môi trường nitơ giúp đảm bảo độ đặc của vật liệu, đồng thời duy trì tính chất nhiệt và điện của vật liệu. Tương tự như gốm sứ oxit nhôm, AlN nitơ nhôm sẽ co lại khoảng 20% trong quá trình nung kết, khiến cho việc đạt được kích thước chính xác ở trạng thái thô trở nên rất khó khăn. Do đó, sau khi nung kết, phải tiến hành gia công chính xác để đáp ứng các dung sai chính xác và hình dạng phức tạp.

Do nhôm nitrit có độ cứng cao và tính giòn lớn, việc gia công đòi hỏi các quy trình đặc biệt như mài bằng kim cương, gia công bằng laser hoặc gia công bằng sóng siêu âm. Zhihao Ceramics sử dụng hệ thống gia công gốm CNC tiên tiến để sản xuất các bộ phận chính xác, từ tấm nền nhôm nitrit đến các thành phần tùy chỉnh phức tạp, đáp ứng mọi nhu cầu.

Zhi Hao Ceramics sở hữu hệ thống thiết bị gia công tiên tiến và chuyên môn kỹ thuật phong phú, cung cấp giải pháp toàn diện từ khâu lựa chọn vật liệu và tối ưu hóa thiết kế đến gia công chính xác và lắp ráp, đảm bảo cung cấp các sản phẩm gốm nitrua nhôm chất lượng cao, hiệu suất cao cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe nhất.

Mài và phay CNC

Phay, tiện và mài CNC, dung sai đạt mức micromet.

Mài và đánh bóng

Đánh bóng bề mặt có thể tạo ra bề mặt mịn và bề mặt cấp quang học.

Laser processing of ceramic substrates

Cắt laser gốm sứ

Laser drilling and cutting for complex geometries.

Bộ phận hàn kim loại và gốm sứ - 600x600

Kim loại hóa và hàn

Metallization (Mo/Mn, W) for ceramic-metal brazing.

FAQ

Aluminum nitride (AlN) là một hợp chất gốm (công thức hóa học của aluminum nitride: AlN), có tính dẫn nhiệt cao và cách điện, được sử dụng trong các bảng mạch điện tử và quản lý nhiệt.

Đúng vậy — AlN là một loại gốm kỹ thuật (vật liệu vô cơ, phi kim loại, chịu nhiệt), được phân loại rộng rãi là gốm dùng cho các ứng dụng điện tử và nhiệt.

Aluminum nitride có tính chất liên kết hỗn hợp: chủ yếu là liên kết cộng hóa trị, kèm theo một số liên kết ion — tính chất liên kết hỗn hợp này góp phần tạo ra độ dẫn nhiệt cao và tính chất cách điện của nó.

Công dụng chính: Tấm nền nitrua nhôm (AlN), bộ tản nhiệt/tấm tản nhiệt, thiết bị bán dẫn, linh kiện tần số vô tuyến và bất kỳ ứng dụng nào yêu cầu tính dẫn nhiệt cao và cách điện điện.

Trong AlN, trạng thái oxy hóa của nitơ thường là −3 (Al là +3, N là −3), điều này phù hợp với hình thức Al³⁺/N³⁻ của hợp chất này.

Về gia công cơ khí, vui lòng tham khảo phần “Gia công và xử lý cơ khí” ở trên. Quá trình sản xuất (cách sản xuất nhôm nitrua) thường sử dụng phương pháp nitrua hóa có kiểm soát hoặc phương pháp cacbon nhiệt, sau đó tiến hành nung kết; quá trình sản xuất yêu cầu lò công nghiệp và môi trường khí có kiểm soát — vui lòng liên hệ với đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi để nhận được tư vấn về quy trình tùy chỉnh.

021 (1)

Đĩa nhôm nitride

Substrate gốm sứ tiên tiến

Substrate of aluminum nitride

Phần tử gốm kim loại hóa

Bộ phận hàn kim loại và gốm sứ - 600x600

Các bộ phận hàn gốm và kim loại

Chuyên gia sản xuất gốm sứ tiên tiến

Tại sao nên chọn nhôm nitride của Zhihao Ceramics?

  • Chúng tôi có nhiều kinh nghiệm trong việc sản xuất chính xác các tấm nền nhôm nitride, các bộ phận và thiết kế tùy chỉnh.
  • Đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi sẽ hỗ trợ bạn tối ưu hóa tính năng và khả năng sản xuất của thiết kế linh kiện.
  • Chúng tôi có thể tùy chỉnh vật liệu và hình dạng để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng cụ thể.
  • Chúng tôi cung cấp dịch vụ nhanh chóng và chất lượng cao cho khách hàng ở nội địa và khu cảng.

Hôm nay liên lạc Chúng tôi

Bạn đã sẵn sàng biến thiết kế gốm sứ của mình thành hiện thực chưa?
Vui lòng liên hệ với Zhihao Ceramics để có được giải pháp gia công gốm sứ tùy chỉnh đáp ứng các tiêu chuẩn cao nhất cho ứng dụng của bạn.