Produktbeschreibung
Aluminiumnitrid, Formel AlN, ist ein neueres Material in der Familie der technischen Keramik. Während seine Entdeckung vor über 100 Jahren stattfand, wurde es in den letzten 20 Jahren zu einem kommerziell brauchbaren Produkt mit kontrollierten und reproduzierbaren Eigenschaften entwickelt.
Aluminiumnitrid hat eine hexagonale Kristallstruktur und ist ein kovalent gebundenes Material. Die Verwendung von Sinterhilfsmitteln und Heißpressen ist erforderlich, um ein dichtes Material technischer Qualität herzustellen. Das Material ist gegenüber sehr hohen Temperaturen in inerten Atmosphären stabil. An der Luft beginnt die Oberflächenoxidation oberhalb von 700 °C. Es bildet sich eine Aluminiumoxidschicht, die das Material bis 1370°C schützt. Oberhalb dieser Temperatur tritt Massenoxidation auf. Aluminiumnitrid ist in Wasserstoff- und Kohlendioxidatmosphären bis 980°C stabil.
Das Material löst sich langsam in Mineralsäuren durch Korngrenzenangriff und in starken Laugen durch Angriff auf die Aluminiumnitridkörner. Das Material hydrolysiert langsam in Wasser. Die meisten aktuellen Anwendungen liegen im Elektronikbereich, wo Wärmeabfuhr wichtig ist. Dieses Material ist als ungiftige Alternative zu Beryllium interessant. Es stehen Metallisierungsverfahren zur Verfügung, die die Verwendung von AlN anstelle von Aluminiumoxid und BeO für viele elektronische Anwendungen ermöglichen
Physikalische Eigenschaften
✔ Gute dielektrische Eigenschaften
✔ Hohe Wärmeleitfähigkeit
✔ Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient, nahe dem von Silizium
✔ Reagiert nicht mit normalen Halbleiterprozesschemikalien und Gasen
Anwendungen
✔ Kühlkörper und Wärmeverteiler
✔ Elektrische Isolatoren für Laser
✔ Spannfutter, Klemmringe für Halbleiterverarbeitungsgeräte
✔ Elektrische Isolatoren
✔ Handhabung und Verarbeitung von Siliziumwafern
✔ Substrate und Isolatoren für mikroelektronische Geräte und optoelektronische Geräte
✔ Substrate für elektronische Gehäuse
✔ Chipträger für Sensoren und Detektoren
✔ Chiplets
✔ Spannzangen
✔ Komponenten für das Laser-Wärmemanagement
✔ Geschmolzene Metallbefestigungen
✔ Verpackungen für Mikrowellengeräte
Materialeigenschaften
Mechanisch | Maßeinheiten | SI/metrisch | (Kaiserliche) |
Dichte | g/cc (lb/ft3) | 3.26 | -203.5 |
Porosität | % (%) | 0 | 0 |
Farbe | — | grau | — |
Biegefestigkeit | MPa (lb/Zoll2x103) | 320 | -46.4 |
Elastizitätsmodul | GPa (lb/Zoll2x106) | 330 | -47.8 |
Schermodul | GPa (lb/Zoll2x106) | — | — |
Massenmodul | GPa (lb/Zoll2x106) | — | — |
Poisson-Zahl | — | 0.24 | -0.24 |
Druckfestigkeit | MPa (lb/Zoll2x103) | 2100 | -304.5 |
Härte | kg/mm2 | 1100 | — |
Bruchzähigkeit KIC | MPa•m1/2 | 2.6 | — |
Maximale Gebrauchstemperatur | °C (°F) | — | — |
(keine Belastung) |
Thermal |
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Wärmeleitfähigkeit | W/m•°K (BTU•in/ft2•h•°F) | 140–180 | (970–1250) |
Der Wärmeausdehnungskoeffizient | 10–6/°C (10–6/°F) | 4.5 | -2.5 |
Spezifische Wärme | J/Kg•°K (Btu/lb•°F) | 740 | -0.18 |
Elektrisch |
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Durchschlagsfestigkeit | ac-kv/mm (Volt/mil) | 17 | -425 |
Dielektrizitätskonstante | @ 1MHz | 9 | -9 |
Verlustfaktor | @ 1MHz | 0.0003 | -0.0003 |
Verlusttangente | @ 1MHz | — | — |
Volumenwiderstand | Ohm•cm | >1014 | — |
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