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07
2022
-
09
氮化鋁陶瓷——高導熱的陶瓷材料
作者：
氮化鋁陶瓷是什麽材料？
氮化鋁 (AIN) 以其高導熱性和卓越的電絕緣性能而聞名。它是一種常見的陶瓷材料，用于各種電氣設備。除了熱膨脹系數和電絕緣能力外，氮化鋁陶瓷還能抵抗大多數熔融金屬的侵蝕，例如銅、锂和鋁。
氮化鋁（AlN）是一種基本由鋁和氮（Al-65.81%，N-34.19）組成的非氧化物陶瓷材料，化學式爲AlN。它是一種鋁的固體氮化物，具有高達 321 W 的高導熱性，並且還可以用作出色的電絕緣體。氮化鋁纖鋅礦相在室溫下的帶隙約爲 6 eV。由于這些特性，這種陶瓷已被證明可用于許多應用，例如在深紫外頻率下工作的光電子學。
氮化鋁由F. Briegleb和A. Geuther于1862年首先合成。陶瓷材料主要以六方纖鋅礦晶體結構存在。然而，它也可用于亞穩態立方閃鋅礦相，主要合成爲薄膜。研究預測，AlN 的立方相實際上可以在高壓下表現出超導性。
氮化鋁 (AlN) 的多晶結構具有高導熱性，因此具有電絕緣性能。就密度而言，氮化鋁是一種共價鍵化合物，理論密度爲3.26g/cm3。
氮化鋁陶瓷的性能
氮化鋁具有使其適用于各種工業應用的多種特性：
高導熱性（170W/mK以上）。這接近 BeO 和 SiC 的值，是氧化鋁 (Al2O3) 的五倍以上。
其熱膨脹系數爲4.5 *10-6℃，與矽相同（3.5-4 *10-6℃）。
具有良好的透光特性。
它不具有毒性。
導電性好。氮化鋁的電性能包括其介電常數、介電損耗、體電阻率和介電強度——所有這些都使其成爲一種出色的絕緣材料。
良好的機械性能：鋁的機械性能也是其在工業過程中廣泛使用的原因。它具有比氧化鋁（Al2O3）和氧化铍（BeO）陶瓷更高的抗彎強度。
爲什麽氮化鋁陶瓷被廣泛的應用
氮化鋁陶瓷因其良好的性能而被用于許多領域，包括高導熱性、低介電常數和介電損耗、高絕緣強度以及顯着的抗等離子體侵蝕性。這種材料的一些常見應用是：
芯片散熱和支持；
氮化鋁陶瓷基板（陶瓷托盤）在半導體器件中的應用；
氮化鋁蝕刻屏蔽；
用于 OLED 的氮化鋁蒸發舟；
氮化鋁陶瓷的另一個重要用例是塑料和樹脂的制造。這些材料通常具有低熱導率（小于 0.3W/mk）。通過將氮化鋁粉末添加到塑料和樹脂中，他們生產出具有高導熱率的導熱灌封化合物和導熱墊，通常高于 10W/mk。它們還用于各種電子元件的包裝。
越來越多的研究人員正在研究使用氮化镓基半導體生產在紫外線區域工作的發光二極管。這些研究表明，使用氮化鋁镓合金有可能實現短至 250 nm 的波長。
氮化鋁陶瓷的用途
散熱器和散熱器；
鋼鐵和半導體制造；
電絕緣體；
矽晶片處理和加工；
用作生長砷化镓晶體的坩埚；
用作微電子器件的基板和絕緣體；
電子封裝基板；
傳感器和探測器的芯片載體；
激光熱管理組件；
在光存儲介質中用作電介質層；
熔融金屬夾具；
微波器件封裝；
光電。
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