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.
Đi đến
Ưu điểm | Ứng dụng | Cấp độ vật liệu | Đặc tính | Trường hợp | gia công | FAQ | Liên quan
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.
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:
Gốm nhôm nitrua (AlN-170)
Gốm nhôm nitrit (AlN) tiêu chuẩn là một loại vật liệu gốm tiên tiến, kết hợp giữa khả năng dẫn nhiệt cao và tính cách điện xuất sắc. Nó có hệ số giãn nở nhiệt thấp và khả năng chịu nhiệt cao, đồng thời duy trì độ bền cơ học tốt, khiến nó trở thành vật liệu quan trọng trong đóng gói điện tử và quản lý nhiệt. Gốm AlN tiêu chuẩn đạt được sự cân bằng giữa hiệu suất và chi phí, được ứng dụng rộng rãi trong hệ thống quản lý nhiệt của thiết bị điện tử công nghiệp và linh kiện công suất.
Đặc điểm chính
Ứng dụng điển hình
Sản xuất và chế biến
Gốm nhôm nitride tiêu chuẩn thường được sản xuất từ bột nhôm nitride có độ tinh khiết cao, sử dụng quy trình ép nóng (HP) với sự hỗ trợ của chất phụ gia nung kết. Để giảm chi phí và duy trì tính ổn định của sản phẩm, gốm nhôm nitride tiêu chuẩn được bổ sung chất phụ gia nung kết (ví dụ: oxit yttrium) vào công thức để tăng mật độ nung kết. Công cụ kim cương thường được sử dụng để cắt, mài và đánh bóng chính xác, nhằm đảm bảo độ chính xác về kích thước và chất lượng bề mặt của vật liệu nền.
AlN-200 Nâng cấp nitrua nhôm
AlN-200 là loại gốm nitrua nhôm có tính dẫn nhiệt cao và cách điện điện. Hệ số dẫn nhiệt của nó đạt 200 W/(m·K) trở lên, đứng đầu trong các loại gốm nitrua nhôm. Nó được thiết kế đặc biệt cho các thiết bị điện tử công suất cao, thiết bị quang điện tử và các thiết bị yêu cầu quản lý nhiệt cực cao. Hệ số dẫn nhiệt của nó gần bằng đồng, đồng thời vẫn duy trì tính chất cơ học tuyệt vời và có đặc tính giãn nở nhiệt thấp không thể so sánh được với gốm nhôm oxit.
Đặc điểm chính
Ứng dụng điển hình
Sản xuất và chế biến
Gốm AlN-200 thường được sản xuất từ bột nitrua nhôm có độ tinh khiết cao. Bằng cách tối ưu hóa công thức và sử dụng quy trình nung kết không áp suất ở nhiệt độ cao hoặc quy trình ép đẳng nhiệt (HIP), có thể đạt được mật độ và độ dẫn nhiệt cực cao. Trong quá trình sản xuất, hàm lượng oxy được kiểm soát nghiêm ngặt (thường dưới 0,5 wt%) để tối đa hóa truyền nhiệt giữa các hạt. Tấm nền thành phẩm thường được mài, đánh bóng và mạ kim loại (ví dụ: lớp mạ Mo/Mn hoặc Ti/Cu) để thuận tiện cho việc hàn và đóng gói điện tử sau này.
Gốm sứ nhôm nitrua siêu cứng AlN-230
Gốm nitrua nhôm AlN-230 là một vật liệu gốm kỹ thuật tiên tiến, có hệ số dẫn nhiệt cực cao (≥230 W/(m·K)), đại diện cho cấp độ hiệu suất cao nhất trong gia đình nitrua nhôm. Trong khi duy trì tính cách điện xuất sắc, hệ số dẫn nhiệt của nó gần bằng hoặc thậm chí vượt qua một số kim loại, khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu khả năng tản nhiệt cực cao và đóng gói điện tử công suất cao.
So với AlN tiêu chuẩn (150-180 W/(m·K)) và cao cấp (200 W/(m·K)), AlN-230 có khả năng quản lý nhiệt được cải thiện, giúp giảm đáng kể nhiệt độ kết nối của thiết bị, kéo dài tuổi thọ của thiết bị và cho phép thiết kế với mật độ công suất cao hơn.
Đặc điểm chính
Ứng dụng điển hình
Sản xuất và chế biến
Gốm AlN-230 được sản xuất từ bột nitrua nhôm có độ tinh khiết cực cao, với hàm lượng oxy được kiểm soát nghiêm ngặt (thường ≤0,3 wt%). Sản phẩm được chế tạo bằng hệ thống phụ gia nung kết tối ưu và quy trình nung kết không áp suất ở nhiệt độ cao hoặc ép đẳng nhiệt (HIP). Cấu trúc vi mô dày đặc và điện trở nhiệt tại ranh giới tinh thể cực thấp giúp sản phẩm có độ dẫn nhiệt cực cao.
Bảng mạch hoàn thiện được mài và đánh bóng chính xác hai mặt để đảm bảo độ dày và độ phẳng bề mặt. Có thể tiến hành xử lý kim loại hóa (như mạ titan/đồng hoặc mạ molypden/mangan) để đáp ứng yêu cầu hàn của đóng gói điện tử.
BN+AlN (composite) ceramic
BN+AlN composite ceramic là vật liệu gốm sứ tiên tiến được tạo thành từ sự kết hợp giữa nitrua bo lục giác (h-BN) và nitrua nhôm (AlN) theo tỷ lệ cụ thể, có tính dẫn nhiệt cao, cách điện và khả năng gia công tuyệt vời.
Vật liệu này kết hợp cả tính dẫn nhiệt cao, tính cách điện cao và độ giãn nở nhiệt thấp của nitrua nhôm (AlN), cùng với mật độ thấp, tính bôi trơn tốt và dễ gia công của nitrua bo (BN). Nó rất phù hợp cho các ứng dụng điện tử và công nghiệp yêu cầu quản lý nhiệt hiệu quả, cấu trúc nhẹ và quy trình sản xuất phức tạp.
Tính chất vật liệu
Ứng dụng điển hình
Quá trình chuẩn bị
Gốm composite BN+AlN thường được chế tạo bằng cách trộn đều bột nhôm nitrua có độ tinh khiết cao và bột boron nitrua hình lục giác, sau đó được sản xuất thông qua quá trình ép nhiệt hoặc ép nhiệt đồng nhất (HIP). Bằng cách điều chỉnh hàm lượng BN, có thể linh hoạt thay đổi hệ số dẫn nhiệt, độ bền và tính chất gia công của vật liệu, từ đó đạt được sự cân bằng giữa hiệu suất và chi phí gia công.
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:








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.

Cắt laser gốm sứ
Laser drilling and cutting for complex geometries.

Kim loại hóa và hàn
Metallization (Mo/Mn, W) for ceramic-metal brazing.
FAQ
Sản phẩm liên quan

Đĩa nhôm nitride

Substrate of aluminum nitride

Phần tử gốm kim loại hóa

Các bộ phận hàn gốm và kim loại
Chuyên gia sản xuất gốm sứ tiên tiến




