نیترید آلومینیوم (AlN)به دلیل هدایت حرارتی عالی، به طور گسترده در الکترونیک قدرت، سیستم های EV و محاسبات هوش مصنوعی استفاده می شود.
در مقایسه با اکثر سرامیک ها مانند آلومینا (Al2O3)، AlN عملکرد اتلاف حرارت بسیار بهتری را نشان می دهد. این عمدتاً از ساختار کریستالی، رفتار انتقال فونون و خلوص مواد ناشی می شود.
1. ساختار کریستالی انتقال حرارت کارآمد را امکان پذیر می کند
AlN دارای ساختار کریستالی wurtzite شش ضلعی با پیوند کووالانسی قوی بین اتم های آلومینیوم و نیتروژن است.
این ساختار مرتب اجازه می دهد تا گرما از طریق فونون ها (ارتعاشات شبکه) با پراکندگی کمتر منتقل شود.
در مقایسه با آلومینا، AlN دارای یک شبکه ساده تر و پایدارتر است که به حرکت موثرتر گرما کمک می کند.
علاوه بر این، آلومینیوم و نیتروژن اتم های سبکی هستند که باعث بهبود قوام ارتعاش و کاهش اتلاف انرژی در طول انتقال حرارت می شود.
تک بلورهای AlN با خلوص بالا میتوانند تا 320 W/m·K به رسانایی گرمایی برسند.
2. ناخالصی های اکسیژن به شدت بر عملکرد تأثیر می گذارد
آلودگی اکسیژن یکی از عوامل اصلی کاهش هدایت حرارتی در AlN است.
در طول پردازش، اکسیژن می تواند وارد کریستال شود و نقص هایی مانند:
جای خالی آلومینیوم
فازهای ثانویه در مرز دانه
این عیوب باعث افزایش پراکندگی فونون و کاهش راندمان انتقال حرارت می شود.
پودرهای AlN با پایان بالا، محتوای اکسیژن کمتر از 0.5٪ را کنترل می کنند که برای عملکرد حرارتی بالا بسیار مهم است.
افزودنیهای تف جوشی مانند اکسیدهای خاک کمیاب برای بهبود چگالی استفاده میشوند، اما باید به دقت کنترل شوند تا از فازهای شیشهای با رسانایی پایین- جلوگیری شود.
3. تراکم و مرزهای دانه مهم است
حتی با{0}}پودرهای با خلوص بالا، عملکرد نهایی به کیفیت پخت بستگی دارد.
عوامل کلیدی:
تخلخل کم
جیب های هوا جریان گرما را مسدود می کنند
High-quality AlN requires >تراکم 99.5 درصد
مرزهای دانه را تمیز کنید
مرزهای نازک و یکنواخت انتقال حرارت را بهبود می بخشد
ناخالصی ها در مرز دانه ها رسانایی را کاهش می دهند
ریزساختار خوب جریان گرما را در کل بدنه سرامیکی تضمین می کند.
💡 چالش پردازش و راه حل لیزر
AlN هم از نظر حرارتی بسیار رسانا و هم بسیار شکننده است و ماشینکاری با ابزارهای سنتی را دشوار می کند.
پردازش مکانیکی اغلب باعث می شود:
بریدگی لبه
میکرو-کرک ها
آسیب استرس داخلی
از آنجا که گرما به سرعت در داخل AlN پخش می شود، تماس مکانیکی به راحتی منجر به ترک می شود.
پردازش لیزر توسط YCLaser
برای حل این مسائل،لیزر یوچانگ (YCLASER)سیستم های برش لیزری و خط زنی دقیق را برای سرامیک های پیشرفته مانند AlN فراهم می کند.
ما حمایت می کنیم:
-- تست نمونه
--پردازش مبتنی بر CAD
- چرخش سریع 48 ساعته
راه حل های لیزری ما به طور گسترده در صنایع نیمه هادی، الکترونیک قدرت و صنایع سرامیک پیشرفته استفاده می شود.
👉با YCLASER تماس بگیرید برای راه حل های پردازش لیزری کارآمد و پایدار AlN.
👉 ویدیوی برش لیزری: Video - Wuhan Yuchang Laser Technology Co., Ltd.
