Aluminiumnitrid (AlN) vs. Shapal

von | Mrz 23, 2021

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Das maschinell bearbeitbare Aluminium Nitrid der Marke Shapal Hi-M Soft ist seit 30 Jahren der Marktführer. Dies ist in der Regel das Material der Wahl, wenn Sie extreme Temperaturen, Temperaturschocks und elektrische Isolierung bewältigen müssen und gleichzeitig die Eigenschaft haben, ohne Diamantwerkzeuge bearbeitet zu werden.

Die zunehmende Nutzung von Aluminiumnitrid (AlN) in der Leistungselektronik, zur Wärmeableitung und zur elektrischen Isolierung ist ein anhaltender Trend. Die Leistung von Aluminiumnitrid übertrifft die von Aluminiumoxid in einigen kritischen Bereichen bei weitem. Aber die Mehrkosten für die Herstellung von AlN sind ein limitierender Faktor.

Die Umstellung von Aluminiumoxid auf AlN führt Sie von einem Material, das reichlich vorhanden ist und zu den billigsten technischen Keramiken gehört, zu einem relativen Neuling, der eine spezielle Ölung in einer Stickstoffatmosphäre und eine begrenzte Anzahl spezialisierter Hersteller erfordert. Die Umstellung von einem Material auf das andere ist zwar ein großer Schritt mit bedeutenden Vorteilen, kann aber auch erhebliche Kostensteigerungen und längere Vorlaufzeiten mit sich bringen.

Der Übergang zu AlN kann durch die Anwendung eines Zwischenschritts, eines bearbeitbaren Aluminiumnitrids, erleichtert werden. Dies kann bei der Entwicklung eines Strukturmaterials, das nicht aus verfügbaren Keramiksubstraten hergestellt werden kann, sondern ein größeres Stück Material erfordert, das ansonsten aus verdichtetem Pulver hergestellt und gesintert werden müsste, sehr hilfreich sein.

Bearbeitbares AlN ist ein heißgepresstes Material, das in Blockform hergestellt wird, einfach bearbeitbar und leicht zu beschaffen ist. Auf diese Weise können Sie schnell kleine Mengen von Komponenten als Prototypen herstellen, ohne monatelang auf Mindestbestellmengen von Teilen warten zu müssen.

Reines Aluminiumnitrid ist mechanisch fester, härter und hat eine höhere Wärmeleitfähigkeit. Der Nachteil ist oft die Vorlaufzeit und die Kosten für das Diamantschleifen, die beträchtlich sein können.

Der Übergang von Aluminiumoxid zu einem leistungsfähigeren thermischen Material wie AlN kann die Herstellung von Werkzeugen und lange Vorlaufzeiten erfordern. Shapal Hi-M Soft kann die Brücke schlagen, auf der kleine Mengen von Prototypen schnell hergestellt, getestet und bewertet, bei Bedarf in der Designphase geändert und dann erneut getestet werden können, ohne dass Sie große Bestellungen aufgeben, für Werkzeuge bezahlen und monatelang warten müssen.

Die Fähigkeit, schnell bearbeitbare Aluminiumnitrid-Komponenten herzustellen, verkürzt die Zeit bis zur Marktreife und ermöglicht es, ein voll funktionsfähiges Produkt zu testen. Viele Produkte wurden auf diese Weise entwickelt, und eine beträchtliche Anzahl ist bei Shapal Hi-M Soft geblieben und hat den Übergang zu AlN nicht vollzogen.

Aluminiumnitrid Eigenschaften

Die folgenden Eigenschaftstabellen zeigen die wichtigsten Vorteile von Aluminiumnitrid (AlN) im Vergleich zu zerspanbarem Aluminiumnitrid (Shapal Hi-M Soft).

Allgemeine Eigenschaften

EigenschaftEinheitAluminiumnitridShapal
Dichteg/cm33.312.88

Elektrische Eigenschaften

EigenschaftEinheitAluminiumnitridShapal
Volumenwiderstand bei 25℃Ωcm1.0 x 10131.0 x 1015
Volumenwiderstand bei 500°CΩcm3.2 x 1073.2 x 1010
Dielektrische StärkekV/mm1565

Wärmetechnische Eigenschaften

EigenschaftEinheitAluminiumnitridShapal
CTE bei 300℃/℃4.6 x 106
CTE bei 400℃/℃4.8 x 10-6
CTE bei 500℃/℃5.2 x 106
CTE bei 600℃/℃4.9 x 10-6
CTE bei 800℃/℃5.0 x 10-6
CTE bei 1000℃/℃5.6 x 106
WärmeleitfähigkeitW/mK18092
Maximale Gebrauchstemperatur in Luft10001000
Maximale Gebrauchstemperatur in nicht oxidierender Atmosphäre
19001900

* Der Wärmeausdehnungskoeffizient (WAK) beschreibt, wie sich die Größe eines Objekts bei einer Temperaturänderung ändert.

Mechanische Eigenschaften

EigenschaftEinheitAluminiumnitridShapal
Biegefestigkeit @ 25℃MPa335300
Druckfestigkeit bei 25℃kg/mm22100100
Vickershärte (Hv) bei 25℃, 300gkg/mm21100380
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Geoff Randle

Geoff Randle (Author)

Geoff Randle, Business Director of Precision Ceramics has a distinguished career spanning over 45 years of working with technical ceramics. With experience ranging from production control and manufacturing of Oxide ceramics, to specializing in sales of lasers, scientific instruments, ballistic armor and metalizing of ceramics. Geoff’s wealth of knowledge can guide you towards the best suited technical ceramic for your application.

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