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
| Eigenschaft | Einheit | Aluminiumnitrid | Shapal |
|---|---|---|---|
| Dichte | g/cm3 | 3.31 | 2.88 |
Elektrische Eigenschaften
| Eigenschaft | Einheit | Aluminiumnitrid | Shapal |
|---|---|---|---|
| Volumenwiderstand bei 25℃ | Ωcm | 1.0 x 1013 | 1.0 x 1015 |
| Volumenwiderstand bei 500°C | Ωcm | 3.2 x 107 | 3.2 x 1010 |
| Dielektrische Stärke | kV/mm | 15 | 65 |
Wärmetechnische Eigenschaften
| Eigenschaft | Einheit | Aluminiumnitrid | Shapal |
|---|---|---|---|
| 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 | – |
| Wärmeleitfähigkeit | W/mK | 180 | 92 |
| Maximale Gebrauchstemperatur in Luft | ℃ | 1000 | 1000 |
| Maximale Gebrauchstemperatur in nicht oxidierender Atmosphäre |
℃ | 1900 | 1900 |
* Der Wärmeausdehnungskoeffizient (WAK) beschreibt, wie sich die Größe eines Objekts bei einer Temperaturänderung ändert.
Mechanische Eigenschaften
| Eigenschaft | Einheit | Aluminiumnitrid | Shapal |
|---|---|---|---|
| Biegefestigkeit @ 25℃ | MPa | 335 | 300 |
| Druckfestigkeit bei 25℃ | kg/mm2 | 2100 | 100 |
| Vickershärte (Hv) bei 25℃, 300g | kg/mm2 | 1100 | 380 |
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