Nitruro di alluminio (AlN) – CeramAlum™
Nitruro di alluminio (AlN) è un materiale eccellente da utilizzare se sono richieste elevate proprietà di conduttività termica e isolamento elettrico, il che lo rende un materiale ideale per l’uso nella gestione termica e nelle applicazioni elettriche. Inoltre, AlN è un’alternativa comune all’ossido di berillio (BeO) nel settore dei semiconduttori in quanto non è pericoloso per la salute quando viene lavorato. Il nitruro di alluminio ha proprietà di isolamento elettrico e un coefficiente di espansione termica che corrisponde molto a quello del materiale del wafer di silicio, il che lo rende un materiale utile per applicazioni elettroniche in cui alte temperature e dissipazione del calore sono spesso un problema.
Vantaggi dei materiali
- Oltre cinque volte la conduttanza termica dell’allumina
- Consente ai dispositivi ad alte prestazioni di funzionare più velocemente e meglio in dispositivi più piccoli
- Nessun problema tossico di berillio
- Buona resistenza al plasma
- Eccellenti prestazioni di shock termico
Applicazioni
- Isolanti elettrici ad alta potenza
- Elettronica di potenza
- Dissipatori di calore
- Dissipatori di calore
- Dissipatori di calore raffreddati ad acqua
- Raddrizzatori di potenza del dissipatore di calore laser
- Componenti laser
- Aerospaziale, elettronica di potenza, raddrizzatori forniti secondo ISO9001/2015
Gradi dei materiali
Precision Ceramics ha molteplici varianti di Nitruro di Alluminio. I diversi metodi utilizzati per produrre questi materiali danno origine a proprietà e caratteristiche leggermente diverse. Valutiamo le somiglianze, le differenze e le proprietà dei materiali e delle loro applicazioni in questa sezione.
PCAN1000
Panoramica
PCAN1000 è il nostro nitruro di alluminio standard ad alta purezza con una conduttività termica di 170 W/mK. Questa è la stessa prestazione termica del nostro materiale di substrato ma offre la possibilità di pezzi più grandi in lunghezza/larghezza e in spessori fino a 30 mm.
Il PCAN1000 ha un buon coefficiente di dilatazione termica, paragonabile a quello del nitruro di silicio e di gallio su un ampio intervallo di temperature.
Applicazioni
- Isolatori ad alta potenza
- Componenti laser
- Dissipatori di calore raffreddati ad acqua
- Elettronica di potenza
- Componenti aerospaziali, medicali e semiconduttori forniti secondo ISO9001/2015
PCAN2000
Panoramica
PCAN2000 è uno dei nostri gradi migliorati di nitruro di alluminio, che offre tutte le prestazioni meccaniche di PCAN1000 con i vantaggi migliorati di una conduttanza termica di 200 W/mK.
Applicazioni
- Dissipatori di calore
- Dissipatori di calore
- Dissipatori di calore laser raddrizzatori di potenza
- Aerospaziale, elettronica di potenza, raddrizzatori forniti secondo ISO9001/2015
PCAN3000
Panoramica
PCAN3000 è uno dei nostri gradi avanzati di nitruro di alluminio che offre tutte le prestazioni meccaniche del PCAN1000 con i vantaggi migliorati della conduttanza termica di 230 W/mK.
Applicazioni
- Dissipatori di calore
- Dissipatori di calore
- Dissipatori di calore laser raddrizzatori di potenza
- Aerospaziale, elettronica di potenza, raddrizzatori forniti secondo ISO9001/2015
PCAN4000
Panoramica
PCAN4000 è uno dei nostri gradi migliorati di nitruro di alluminio che offre tutte le prestazioni meccaniche di PCAN1000 con i vantaggi migliorati della conduttanza termica di 200 W/mK
Applicazioni
- Dissipatori di calore
- Dissipatori di calore
- Dissipatori di calore laser raddrizzatori di potenza
- Aerospaziale, elettronica di potenza, raddrizzatori forniti secondo ISO9001/2015
Substrato PCAN1000S
Panoramica
PCAN1000S 170 W/mK è il nostro materiale di substrato standard ad alta conduttività termica. Sono tuttavia disponibili anche altri gradi ad alte prestazioni.
Applicazioni
- Dissipatori di calore
- Dissipatori di calore
- Dissipatori di calore laser raddrizzatori di potenza
- Aerospaziale, elettronica di potenza, raddrizzatori forniti secondo ISO9001/2015
Proprietà del nitruro di alluminio
Proprietà meccaniche
| Proprietà | Unità | PCAN1000 | PCAN2000 | PCAN3000 | PCAN4000 | Modello PCAN1000S |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Densità | g/cm3 | 3.32 | 3.32 | 3.32 | 3.30 | 3.30 |
| Modulo di elasticità | Media dei voti | – | – | – | 320 | 320 |
| Tenacità alla frattura K IC | MPa m 1/2 | 3 | 3 | 3 | 2.5 | 3 |
| Rapporto di Poisson | – | – | – | – | 0.22 | – |
| Resistenza alla compressione | MPa | 3000 | 3000 | 3000 | 3000 | – |
| Resistenza alla flessione a 25°C | MPa | 350 | 350 | 350 | 350 | 350 |
| Durezza | Media dei voti | 10 | 10 | 0 | 12 | 11 |
Proprietà termiche
| Proprietà | Unità | PCAN1000 | PCAN2000 | PCAN3000 | PCAN4000 | Modello PCAN1000S |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Conduttività termica a 25°C | W/m2K | 170 | 200 | 230 | 200 | 170 |
| * Temperatura di esercizio 25°C ➞ 400°C | 10-6/K | 4.5 | 4.5 | 4.5 | 3.5 | 4.6 |
| ** Temperatura massima (inerte) | °C | 1200 | 1200 | 1200 | 1200 | 1200 |
* Il coefficiente di dilatazione termica (CTE) descrive come le dimensioni di un oggetto cambiano al variare della temperatura.
** Nota: nessun carico
Nota: AlN è suscettibile all’ossidazione superficiale. Quando ciò accade, si forma uno strato di ossido di alluminio. Ciò aiuta a proteggere il materiale. Tuttavia, influisce sulla conduttività termica ( l’allumina è ~30 W/mK). In atmosfere ossidanti, ciò avviene intorno ai 700 °C. In atmosfere inerti, questo strato protegge AlN fino a ~1350 °C. L’ossidazione in massa si verifica a temperature superiori a questa.
Proprietà elettriche
| Proprietà | Unità | PCAN1000 | PCAN2000 | PCAN3000 | PCAN4000 | Modello PCAN1000S |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Costante dielettrica | 1MHz | 8.8 | 8.8 | 8.8 | 8.5 | 8.8 |
| Perdita dielettrica | 1MHz | 5×10-4 | 5×10-4 | 5×10-4 | – | – |
| Rigidità dielettrica DC @ 25°C | kV/mm | 15 | 15 | 15 | 15 | 14 |
| Resistività di volume a 25°C | ohm cm | >1013 | >1013 | >1013 | >1014 | >1014 |
Disclaimer: I valori presentati sono medi e tipici di quelli risultanti da campioni di prova. Sono forniti solo come indicazione per servire come guida nella progettazione di componenti ceramici e non sono garantiti in alcun modo. I valori effettivi possono variare in base alla forma e alle dimensioni del componente previsto.
Schede tecniche
Nitruro di alluminio
Substrato PCAN1000S
Nitruro di alluminio
PCAN1000
Nitruro di alluminio
PCAN2000
Nitruro di alluminio
PCAN3000
Nitruro di alluminio
PCAN4000
Lavorazione del nitruro di alluminio
Precision Ceramics è il tuo specialista nella lavorazione del nitruro di alluminio per le tue esigenze di prototipazione e produzione di ceramica tecnica. Utilizziamo i nostri molti anni di esperienza avanzata nella ceramica per fornire consulenza su materiali, progettazione e applicazione. Se desideri acquistare piastre, barre, tubi o componenti lavorati su misura in nitruro di alluminio, o hai bisogno di maggiori informazioni, contattaci e uno dei nostri esperti sarà felice di aiutarti. Possiamo fornire componenti in quantità da prototipo a produzione con parti pressate, pressate isostaticamente, lavorate e rettificate.
Il nitruro di alluminio può essere lavorato in stato verde, biscotto o completamente denso. Mentre è in forma verde o biscotto, può essere lavorato relativamente facilmente in geometrie complesse. Tuttavia, il processo di sinterizzazione necessario per densificare completamente il materiale fa sì che il corpo del nitruro di alluminio si restringa di circa il 20%. Questo restringimento significa che è impossibile mantenere tolleranze molto strette durante la lavorazione di AlN pre-sinterizzazione.
Per ottenere tolleranze molto strette, il materiale completamente sinterizzato deve essere lavorato/rettificato con utensili diamantati. In questo processo viene utilizzato un utensile/mola diamantata molto preciso per abradere il materiale fino a creare la forma desiderata. A causa della tenacità e durezza intrinseche del materiale, questo può essere un processo lungo e costoso. Shapal Hi-M Soft viene spesso utilizzato come sostituto dell’AlN puro perché offre anche elevata conduttività termica, isolamento elettrico e può essere lavorato in geometrie complesse con tolleranze strette.
AlN è comunemente disponibile in substrati spessi fino a 1 mm, che possono essere facilmente tagliati al laser. Può anche essere disponibile in forme più spesse, tuttavia, può essere difficile/costoso da produrre in piccole quantità se la parte richiede materiale personalizzato o lavorazioni significative. Shapal Hi-M Soft è spesso utilizzato come alternativa al nitruro di alluminio puro perché offre anche un’elevata conduttività termica e può essere lavorato in geometrie complesse.
Materiali correlati
Il nitruro di alluminio è uno dei pochi materiali che offre isolamento elettrico e alta conduttività termica. Ciò rende AlN estremamente utile nelle applicazioni elettroniche ad alta potenza in applicazioni di dissipatori di calore e dissipatori di calore. Altri materiali comunemente utilizzati sono nitruro di boro , Shapal Hi-M Soft , ossido di berillio e talvolta allumina .
Shapal Hi M Soft™
AlN lavorabile
Shapal Hi M Soft è un tipo ibrido di ceramica di nitruro di alluminio (AlN) lavorabile che offre elevata resistenza meccanica, isolamento elettrico e conduttività termica.
Nitruro di boro
Gradi di nitruro di boro
Il nitruro di boro (BN) è un materiale ceramico sintetico avanzato disponibile in forma solida e in polvere. Ha una conduttività termica eccezionale, isolamento elettrico e proprietà termiche ed è facile da lavorare.
Domande frequenti
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Cos'è il nitruro di alluminio?
Il nitruro di alluminio (AlN) è un materiale eccellente da utilizzare quando sono richieste elevate proprietà di conduttività termica e di isolamento elettrico, il che lo rende un materiale ideale per l’uso nella gestione termica e nelle applicazioni elettriche. Inoltre, il nitruro di alluminio è un’alternativa comune all’ossido di berillio (BeO) nell’industria dei semiconduttori in quanto non è pericoloso per la salute quando viene lavorato. Il nitruro di alluminio ha un coefficiente di espansione termica e proprietà di isolamento elettrico che corrispondono molto a quelle del materiale del wafer di silicio, rendendolo un materiale utile per applicazioni elettroniche in cui le alte temperature e la dissipazione del calore sono spesso un problema.
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A cosa serve il nitruro di alluminio?
Il nitruro di alluminio (AlN) è un materiale eccellente da utilizzare se sono richieste elevate proprietà di conduttività termica e isolamento elettrico. Grazie alle sue qualità, è un materiale ideale per l’uso nella gestione termica e nelle applicazioni elettriche. Alcune applicazioni comuni del nitruro di alluminio includono quanto segue:
- Dissipatori di calore e diffusori di calore
- Isolanti elettrici per laser
- Mandrini, anelli di serraggio per apparecchiature di lavorazione dei semiconduttori
- Isolanti elettrici
- Manipolazione e lavorazione di wafer di silicio
- Substrati e isolanti per dispositivi microelettronici e dispositivi optoelettronici
- Substrati per pacchetti elettronici
- Supporti per chip per sensori e rilevatori
- Chips di patatine
- Pinze
- Componenti di gestione del calore laser
- Apparecchiature in metallo fuso
- Pacchetti per apparecchi a microonde
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Il nitruro di alluminio è una ceramica?
Il nitruro di alluminio (AlN) è un materiale ceramico tecnico che presenta una combinazione estremamente interessante di altissima conduttività termica ed eccellenti proprietà di isolamento elettrico.
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Il nitruro di alluminio è tossico?
L’esposizione ad AlN tramite bocca, inalazione o iniezione può causare tossicità ossea e polmonare. L’esposizione ripetuta può irritare occhi e pelle.
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Qual è la differenza tra Shapal e nitruro di alluminio?
Il nitruro di alluminio puro è spesso il materiale di scelta per applicazioni ad alta conduttività termica, tuttavia, poiché è un materiale così duro, è spesso costoso produrlo in piccole quantità o in dimensioni non standard. Shapal Hi M Soft è un materiale composito di nitruro di alluminio/nitruro di boro lavorabile che può essere lavorato in tolleranze incredibilmente strette e forme complicate, pur fornendo un’eccellente conduttività termica.