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Portuguese Aluminiumnitrid-Keramik（AIN）
Aluminiumnitrid-Keramik: Eigenschaften, Anwendungen und hohe Wärmeleitfähigkeit - Einblicke
Was ist Aluminiumnitridkeramik?
Aluminiumnitrid-Keramik (AlN) ist eine synthetische Verbindung, die durch Anwendung von hohem Druck in einem Vakuumofen und durch Sintern unter Stickstoffatmosphäre hergestellt wird. Sie wird üblicherweise in Form von Platten und Strukturbauteilen hergestellt. Aluminiumnitridkeramik besteht hauptsächlich aus kovalenten Bindungen in einer hexagonalen Wurtzitstruktur und ist ungiftig und umweltverträglich.
AlN-Keramiken weisen im Vergleich zu Funktionskeramiken wie dielektrischen Keramiken und Bariumtitanatkeramiken eine höhere Biegefestigkeit auf. Ihre Festigkeit ist jedoch etwas geringer als die von Strukturkeramiken wie Zirkoniumdioxid und Siliziumnitridkeramiken. Aluminiumnitridkeramik hat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der dem von Silizium- und Galliumnitrid nahe kommt, was sie sehr kompatibel und für die Integration in verschiedene Systeme geeignet macht. Sie weisen eine ausgezeichnete thermische Stabilität bis zu 800 °C auf, beginnen aber bei Temperaturen darüber hinaus zu oxidieren.
AlN ceramics maintain high strength at room temperature and show very little loss of performance even as the temperature rises. For example, hot-pressed AlN can still hold a strength of around 500 MPa when heated to 1500°C. Due to its high thermal conductivity combined with a low thermal expansion rate, AlN handles rapid temperature changes exceptionally well and is particularly suited for use in heat exchangers, including those found in gas turbines.
Die hohe Wärmeleitfähigkeit von Aluminiumnitridkeramiken
Die hohe Wärmeleitfähigkeit von Aluminiumnitridkeramik ist auf ihren einzigartigen phononenbasierten Wärmeleitungsmechanismus zurückzuführen. Während Einkristalle Wärmeleitfähigkeitswerte von bis zu 319 W/m-K erreichen können, liegt die Wärmeleitfähigkeit von gesinterter Aluminiumnitridkeramik zwischen 70 und 270 W/m-K. Aluminiumnitrid-Keramiksubstrate weisen in der Regel eine Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 170 bis 190 W/m-K auf.
Während des Hochtemperatursinterns können sich Gitter- und Sauerstoffdefekte bilden, die die thermische Leistung beeinträchtigen. Um eine höhere Wärmeleitfähigkeit zu erreichen, ist es entscheidend, die Sauerstoffkonzentration während des Sinterprozesses zu minimieren. Die Forschung zeigt, dass eine Sauerstoffkonzentration von unter 0,75% auf atomarer Ebene die Gitterdefekte reduziert, was zu dichteren Materialien mit verbesserter Wärmeleitfähigkeit führt.
Compared to traditional alumina substrates, which have a thermal conductivity of only 17–25 W/(m·K), aluminum nitride offers a significantly higher thermal conductivity, roughly five to ten times greater. Although beryllium oxide (BeO) offers thermal conductivity comparable to that of AlN, its toxicity is a major concern: inhalation of BeO dust can cause acute pneumonia or chronic beryllium lung disease.Although beryllium oxide (BeO) offers thermal conductivity comparable to that of AlN, its toxicity is a major concern: inhalation of BeO dust can cause acute pneumonia or chronic beryllium lung disease.
Die Eigenschaften von Aluminiumnitrid-Keramik （AlN）
Physikalische Eigenschaften
| Eigenschaften | Einheit | Wert |
| Gesintert Dichte | g/cm³ | 3.33 |
| Farbe | grau | |
| Wasserabsorption | % | 0 |
| Kristallstruktur | Sechseckig | |
| pH-Wert | 6.3 | |
| Härte (@20℃) | Mohs | 7 |
| Härte (@20℃) | Hv | 1100 - 1200 |
| Schmelzpunkt | ℃ | 2200 |
Mechanische Eigenschaften
| Eigenschaften | Einheit | Wert |
| Poissons-Verhältnis | 0.21 | |
| Biegefestigkeit | MPa | 380 - 480 |
| Elastizitätsmodul（@20℃） | GPa | 310 |
| Schermodus | GPa | 128 |
Thermische Eigenschaften
| Eigenschaften | Einheit | Wert |
| Wärmeleitfähigkeit（@20℃） | W/m-K | 175 |
| WAK, linear (20-400°C) | 1/°C | 4.6 x 10-⁶ |
| WAK, linear (20-1000°C) | 1/°C | 5.6 x 10-⁶ |
| Maxinum VerwendungTemperatur | ℃ | 800 |
| Spezifische Wärmekapazität | J/g-°C | 0.738 |
Elektrische Eigenschaften
| Eigenschaften | Einheit | Wert |
| Dielektrischer Verlustindex | 0.0004（ 1e+6 Hz） | |
| Durchschlagfestigkeit（@Th 1,50 mm） | kV/mm | >= 13.3 |
| Volumenwiderstand | Ω-cm | 1.00 x 10¹³ |
| Dielektrischer Durchschlag | kV/mm | 16 |
| Dielektrizitätskonstante (@ 20℃) | MHz | 9 |
| Bandlücke | Ω-cm | 6.2 |
*Die Werte stellen typische Materialeigenschaften dar und können je nach Produktkonfiguration und Herstellungsprozess variieren,
Für weitere Informationen, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren. Kontaktieren Sie uns.
Anwendungen von Aluminiumnitridkeramik
1. Aluminiumnitridkeramik (AlN) wird in großem Umfang in integrierten Schaltungen, Halbleitermodulschaltungen und Hochleistungsgeräten verwendet, z. B. in Leistungsmodulschaltungen, siliziumgesteuerten Gleichrichtern, Hochleistungstransistoren, Halbleiterlasern, integrierten Hochleistungsschaltungen, Halbleiterrelais und Schaltnetzteilen.
Ein bemerkenswertes Beispiel sind Aluminiumnitrid-Keramiksubstrate, die Aluminiumoxid-Keramiksubstrate ersetzen können, um die Leistung und Langlebigkeit von Hochleistungs-LEDs erheblich zu verbessern. Studien zeigen, dass diese Substitution die Lebensdauer von LEDs um 6.000 bis 7.000 Stunden verlängern kann.
2. Containers and crucibles for the melting of metals and alloys.
3. Optical sensors.
Aluminiumnitrid-Keramik Unternehmen
YI XING WEIERT CERAMICS TECHNOLOGY CO., LTD. is a professional manufacturer specializing in CNC machining of AlN ceramic components. If you are looking to purchase AlN crucibles or custom AlN ceramic components, please feel freeto contact us. Our experts are always ready to assist you.
