منذ عام 2023، حجم السوق العالمية لنتريد الألومنيوم بلغت قيمة سوق نيتريد الألومنيوم 151.5 مليون دولار أمريكي، ومن المتوقع أن تستمر في النمو من 159.8 مليون دولار أمريكي إلى 246.5 مليون دولار أمريكي بين عامي 2024 و2032. وهذا يُظهر أهمية نيتريد الألومنيوم كمادة متقدمة.
هل لديك معرفة بسيراميك نتريد الألومنيوم؟ في هذه المقالة، سنساعدك على فهم الخصائص الرئيسية وفوائد استخدام سيراميك نتريد الألومنيوم.
روابط سريعة
- مقدمة عن سيراميك نيتريد الألومنيوم
- خصائص أداء سيراميك نتريد الألومنيوم
- عملية تصنيع نتريد الألومنيوم
- تطبيقات سيراميك نيتريد الألومنيوم
- كيفية اختيار منتجات نيتريد الألومنيوم؟
إذا لم يكن لديك الوقت الكافي لقراءة المقال كاملاً، فقد أعددنا لك قائمةً بالأسئلة الشائعة من مستخدمين آخرين. نأمل أن تكون هذه الإجابات السريعة مفيدةً لك.
مقدمة عن سيراميك نيتريد الألومنيوم
ما هو سيراميك نتريد الألومنيوم؟
سيراميك نتريد الألومنيوم مصنوعة من نتريد الألومنيوم، وهي مادة سيراميكية عالية الأداء غير أكسيدية تتكون من عناصر الألومنيوم والنيتروجين، وصيغتها الكيميائية هي AlN.
تتمتع سيراميك نتريد الألومنيوم بخصائص فيزيائية وكيميائية ممتازة للغاية، ويكون لونها في التطبيقات العملية عادةً أبيض عاجي أو أصفر فاتح.
أهمية سيراميك نيتريد الألومنيوم في الصناعة الحديثة
ربما تجد أن سيراميك نيتريد الألومنيوم يُستخدم في كثير من مجالات الحياة اليومية. نعم، يلعب سيراميك نيتريد الألومنيوم دورًا لا غنى عنه في الصناعة الحديثة.
باعتبارها مادة سيراميكية إلكترونية عالية الأداء، تُستخدم سيراميكات نتريد الألومنيوم على نطاق واسع في مجالات مختلفة مثل تصنيع أشباه الموصلات، وتغليف LED، والمعدات الإلكترونية عالية الطاقة، والفضاء الجوي.
من بينها، يتميز نتريد الألومنيوم بموصلية حرارية تزيد عن 170 واط/متر كلفن، وعزل كهربائي ممتاز. هذه التركيبة النادرة من الخصائص تجعله مناسبًا بشكل خاص لتبديد الحرارة والعزل في التطبيقات الإلكترونية.
ومن الجدير بالذكر أنه بالمقارنة مع مادة سيراميكية شائعة أخرى، أكسيد الألومنيوم (Al₂O₃)الموصلية الحرارية لنتريد الألومنيوم أعلى بخمس مرات من الموصلية الحرارية لأكسيد الألومنيوم. بالإضافة إلى ذلك، على الرغم من أن أكسيد البريليوم (BeO) له خصائص حرارية مماثلة، إلا أنه يُسبب مشاكل سمية خطيرة، والتي يتغلب عليها نتريد الألومنيوم، مما يوفر بديلاً أكثر أمانًا وفعالية.
خصائص أداء سيراميك نتريد الألومنيوم
فيما يلي بعض خصائص سيراميك نتريد الألومنيوم للرجوع إليها:
|
فئة الأداء |
مؤشرات الأداء |
قيمة المعلمة |
وحدة |
|
الخصائص الحرارية |
الموصلية الحرارية (25 درجة مئوية) |
170-321 |
وات/(م·ك) |
|
معامل التمدد الحراري (25-400 درجة مئوية) |
4.5 |
×10⁻⁶/درجة مئوية |
|
|
أقصى درجة حرارة تشغيل (غاز خامل) |
2200 |
درجة مئوية |
|
|
درجة حرارة بداية الأكسدة (الهواء) |
700 |
درجة مئوية |
|
|
الخصائص الكهربائية |
مقاومة الحجم (25 درجة مئوية) |
＞1014 |
أوم·سم |
|
سرعة الثابت العازل (1 ميجا هرتز) |
8.5-9.0 |
– |
|
|
فقدان العازل (1 ميجا هرتز) |
0.0005 |
– |
|
|
قوة جهد الانهيار |
15-20 |
كيلو فولت/مم |
|
|
الخصائص الميكانيكية |
كثافة |
3.26 |
جم/سم³ |
|
صلابة فيكرز |
12 |
المعدل التراكمي |
|
|
قوة الانحناء |
350-420 |
ميجا باسكال |
|
|
معامل المرونة |
320 |
المعدل التراكمي |
|
|
نسبة بواسون |
0.22 |
– |
|
|
قوة الضغط |
3000 |
ميجا باسكال |
الخصائص الحرارية
الموصلية الحرارية:
الميزة الأبرز لسيراميك نيتريد الألومنيوم هي موصليته الحرارية الممتازة. في درجات الحرارة العادية، يمكن أن تصل موصليته الحرارية إلى 321 واط/متر·كلفن، وفي التطبيقات العملية، تتجاوز الموصلية الحرارية لسيراميك نيتريد الألومنيوم متعدد البلورات عادةً 170 واط/متر·كلفن. بفضل هذا الأداء الممتاز، يتفوق السيراميك على سيراميك الألومينا بكثير.
معامل التمدد الحراري:
معامل التمدد الحراري لسيراميك نيتريد الألومنيوم جديرٌ بالاهتمام أيضًا. يتوافق معامل التمدد الحراري الخاص به مع السيليكون. يبلغ معامل التمدد الحراري لنيتريد الألومنيوم في نطاق 25-400 درجة مئوية 4.5×10-6/℃، بينما يبلغ معامل التمدد الحراري للسيليكون 3.5-4×10⁻⁶/℃. تُظهر المقارنة بينهما تقاربًا كبيرًا. لذلك، بفضل هذا الأداء المطابق الممتاز، يُمكن تقليل تراكم الإجهاد أثناء الدورة الحرارية بفعالية، مما يُطيل عمر الأجهزة الإلكترونية بشكل كبير.
الاستقرار الحراري:
من حيث الاستقرار الحراري، تتميز سيراميكات نيتريد الألومنيوم بأداء ممتاز ومقاومة حرارية عالية للغاية. في جو خامل، يمكنها أن تحافظ على ثباتها عند درجة حرارة عالية تبلغ 2200 درجة مئوية. حتى في الهواء، لا تبدأ الأكسدة السطحية بالحدوث إلا عند درجة حرارة أعلى من 700 درجة مئوية، ويمكن لطبقة أكسيد السطح بدورها حماية المادة الداخلية حتى درجة حرارة 1370 درجة مئوية.
الخصائص الكهربائية
العزل الكهربائي:
عند اختيار مادة السيراميك الإلكترونية المناسبة، تُعدّ الخصائص الكهربائية عاملاً أساسياً لا يُمكن إغفاله. يتميز نتريد الألومنيوم بخصائص عزل كهربائي ممتازة للغاية، ويمكن أن تتجاوز مقاومته الحجمية 10¹⁴ Ω·cm في درجة حرارة الغرفة. يضمن هذا الأداء العازل العالي موثوقية نتريد الألومنيوم العالية في تطبيقات الأجهزة الإلكترونية عالية الجهد.
ثابت العزل الكهربائي/القوة العازلة:
يبلغ ثابت العزل الكهربائي لنتريد الألومنيوم حوالي 8.5-9 (1 ميجاهرتز)، ويبلغ فقدانه الكهربائي حوالي 0.0005. هذه الخصائص تجعله خيارًا مثاليًا للأجهزة الإلكترونية عالية التردد. في الوقت نفسه، يمكن أن تصل قوة العزل الكهربائي لنتريد الألومنيوم إلى 15-20 كيلو فولت/مم، مما يُحسّن بشكل فعال من قدرة العزل على الحماية.
الخصائص الميكانيكية
تتميز سيراميكات نيتريد الألومنيوم أيضًا بخصائص ميكانيكية ممتازة. تبلغ صلادتها على مقياس فيكرز حوالي 12 جيجا باسكال، ويمكن أن تصل قوة انحناءها إلى 350-420 ميجا باسكال. هذه القوة الميكانيكية الممتازة أعلى بكثير من سيراميكات الألومينا، مما يسمح لها بالحفاظ على موثوقية عالية في البيئات القاسية.
مقاومة التآكل
من حيث المتانة، يتميز نيتريد الألومنيوم بمقاومة ممتازة للتآكل الكيميائي. في مواجهة التآكل الناتج عن معظم المعادن المنصهرة (مثل النحاس والليثيوم والألومنيوم، إلخ)، يُظهر نيتريد الألومنيوم أداءً ممتازًا، وهذه الخاصية تُمكّنه من الحفاظ على ثبات جيد حتى في البيئات الكيميائية القاسية.
تجدر الإشارة إلى أن نتريد الألومنيوم يتميز بمقاومة ممتازة للتعب. في بيئة ذات درجات حرارة عالية، يبلغ ضعف قوة نتريد الألومنيوم حوالي 20% فقط من قوة تحمله في درجة حرارة الغرفة. بالمقارنة مع الألومينا العادية، تفقد الألومينا عادةً 50% من قوتها في نفس الظروف.
عملية تصنيع نتريد الألومنيوم
هل أنت مهتم بمعرفة كيفية تصنيع سيراميك نيتريد الألومنيوم؟ تؤثر عملية تصنيع سيراميك نيتريد الألومنيوم بشكل مباشر على أدائه النهائي. سنقدم لك أدناه فهمًا أعمق لعدة خطوات رئيسية في تصنيع نيتريد الألومنيوم.
تخليق مسحوق نيتريد الألومنيوم
يُعدّ تخليق مسحوق نيتريد الألومنيوم أساس عملية التصنيع بأكملها. وتُستخدم حاليًا طريقتان رئيسيتان: الاختزال بالكربون الحراري والنترتة المباشرة.
طريقة الاختزال الكربوني الحراري هي تفاعل الألومينا مع الكربون في جو من النيتروجين عند درجة حرارة تتراوح بين 1500 و1800 درجة مئوية. هذه الطريقة منخفضة التكلفة نسبيًا ومناسبة للإنتاج على نطاق واسع.
طريقة النترتة المباشرة هي السماح لمسحوق الألومنيوم المعدني بالتفاعل مباشرةً مع النيتروجين. تتيح هذه الطريقة الحصول على منتج عالي النقاء.
عملية التشكيل
يُعدّ التشكيل خطوةً أساسيةً في تحديد الشكل النهائي للسيراميك. وتشمل طرق التشكيل الرئيسية الضغط الجاف، والحقن، والضغط المتوازن، وغيرها.
صب الضغط الجاف:هذه الطريقة مناسبة للمنتجات الخزفية ذات الأشكال البسيطة، مثل الركائز والركائز. بضغط مسحوق نيتريد الألومنيوم بشكل موحد، يُصنع الشكل المطلوب.
حقن القالب:هذه الطريقة مناسبة لتصنيع قطع ذات أشكال معقدة. يتطلب الأمر خلط مسحوق نيتريد الألومنيوم مع مادة رابطة عضوية لتكوين عجينة، ثم حقنها في القالب للتشكيل.
صب الضغط المتساوي القياس:هذه الطريقة مناسبة لتصنيع منتجات سيراميكية كبيرة الحجم وذات أشكال منتظمة. بفضل الضغط الهيدروليكي المتوازن، تضمن هذه الطريقة كثافة موحدة للمنتج.
عملية التلبيد
يُعدّ التلبيد خطوةً بالغة الأهمية في عملية تصنيع السيراميك، وهو أيضًا عمليةٌ أساسيةٌ لتحسين سيراميك نيتريد الألومنيوم. ونظرًا لخصائص الرابطة التساهمية لنتريد الألومنيوم، يتطلب التلبيد تحكمًا خاصًا في العملية. وغالبًا ما يُستخدم التلبيد بالضغط الساخن والتلبيد ثنائي الخطوتين بمساعدة الضغط.
بإضافة كمية مناسبة من أكسيد الإيتريوم (Y₂O₃) كعامل مساعد في التلبيد، يمكن خفض درجة حرارة التلبيد بشكل كبير وزيادة كثافة المادة. تتراوح درجة حرارة التلبيد المثالية عادةً بين 1650 و1800 درجة مئوية.
التصنيع الدقيق
تحتاج معالجة سيراميك نتريد الألومنيوم إلى الأخذ في الاعتبار خصائص الصلابة العالية للمادة، وفي الوقت الحالي تُستخدم أدوات الماس بشكل أساسي في المعالجة الدقيقة.
المعالجة الخضراء:إن التشكيل الأولي للمادة قبل التلبيد يمكن أن يقلل بشكل كبير من صعوبة المعالجة اللاحقة
طحن وتلميع:يضمن الطحن الدقيق باستخدام عجلات الطحن الماسية جودة سطح مثالية
القطع بالليزر:بالنسبة للصفائح الرقيقة، يمكن استخدام تقنية الليزر للمعالجة الدقيقة
ضبط الجودة
تضمن مراقبة الجودة الصارمة أن سيراميك نتريد الألومنيوم المنتج
لضمان الأداء المستقر لسيراميك نتريد الألومنيوم، يجب تنفيذ مراقبة الجودة الشاملة أثناء عملية التصنيع:
التحكم في العملية:يمكن ضبط نقاط الكشف المتعددة في العمليات الرئيسية مثل التركيب والتلبيد لمراقبة معلمات العملية في الوقت الفعلي، مثل:
مراقبة منحنى درجة الحرارة
التحكم في مكونات الغلاف الجوي
ضبط معلمات الضغط
فحص المنتج النهائي:تقييم الجودة الشاملة للمنتجات النهائية باستخدام معدات التفتيش المتقدمة، مثل:
اختبار التوصيل الحراري
تحديد الكثافة
تحليل البنية الدقيقة
اختبار الأداء الميكانيكي
تطبيقات سيراميك نيتريد الألومنيوم
صناعة الإلكترونيات
في مجال صناعة الإلكترونيات، تتميز سيراميك نتريد الألومنيوم بخصائص الأداء الممتازة.
في تصميم ركائز تبديد الحرارة، تتجاوز الموصلية الحرارية لركائز سيراميك نتريد الألومنيوم 170 واط/متر كلفن، وهي أعلى بكثير من المواد السيراميكية الأخرى (مثل ركائز الألومينا). تُمكّن هذه الموصلية الحرارية الممتازة من تبديد الحرارة الناتجة عن الأجهزة الإلكترونية وتوصيلها بسرعة، مما يمنع ارتفاع درجة الحرارة الموضعية بفعالية، ويُحسّن استقرار المعدات وعمرها الافتراضي.
فيما يتعلق بتغليف أجهزة الطاقة، يُعدّ سيراميك نيتريد الألومنيوم بالغ الأهمية. إذا كنتَ تمتلك منتجات سيراميك نيتريد الألومنيوم، فستجد أنه لا يتميز فقط بأداء ممتاز في تبديد الحرارة، بل يتمتع أيضًا بمعامل تمدد حراري يُضاهي معامل تمدد رقائق السيليكون. يُقلّل هذا التوافق بشكل كبير من توليد الإجهاد الحراري، ويُحسّن موثوقية التغليف السيراميكي بشكل كبير. في الوقت نفسه، يضمن العزل الكهربائي الممتاز التشغيل الآمن لجهاز الطاقة.
صناعة أشباه الموصلات
في عملية تصنيع أشباه الموصلات، تلعب سيراميكات نتريد الألومنيوم دورًا لا غنى عنه.
تتطلب عملية معالجة الرقاقة تحكمًا دقيقًا للغاية في درجة الحرارة. تضمن الموصلية الحرارية العالية ودرجة الحرارة المتساوية لسيراميك نيتريد الألومنيوم استقرار عملية المعالجة وجودة المنتج.
يُعدّ المشبك الكهروستاتيكي جهازًا أساسيًا في عملية تصنيع أشباه الموصلات. تجعل خصائصه العازلة الممتازة ومتانته الميكانيكية لسيراميك نيتريد الألومنيوم منه مادةً مثاليةً للمشبك الكهروستاتيكي. فهو يحافظ على ثبات خصائصه الكهربائية في بيئات درجات الحرارة العالية، كما يتمتع بقوة ميكانيكية كافية للاستخدام المتكرر.
في الأجهزة عالية التردد، بفضل انخفاض فقدان العزل الكهربائي وقدرات التحكم الحراري لسيراميك نيتريد الألومنيوم، يُعدّ هذا السيراميك مادة تغليف مثالية. يُستخدم في اتصالات الميكروويف وأجهزة الترددات الراديوية.
تطبيقات أخرى عالية الجودة
في تطبيق المنتجات البصرية الإلكترونية، لا يمكن استخدام سيراميك نتريد الألومنيوم كركائز لتبديد الحرارة لأجهزة الليزر فحسب، بل يمكن استخدامه أيضًا كطبقات عازلة لوسائط التخزين البصرية.
تتطلب صناعة الطيران والفضاء دقةً عاليةً في اختيار المواد. ويُستخدم نتريد الألومنيوم على نطاق واسع في مجالات مهمة متنوعة، مثل المعدات الإلكترونية الفضائية والاتصالات عبر الأقمار الصناعية، نظرًا لثباته في درجات الحرارة العالية وعزله ومتانته الميكانيكية الممتازة.
في المجال العسكري، يُعدّ نيتريد الألومنيوم بالغ الأهمية أيضًا. بدءًا من مكونات تبديد الحرارة في أنظمة الرادار ووصولًا إلى المكونات الرئيسية لمعدات الملاحة، يلعب سيراميك نيتريد الألومنيوم دورًا هامًا. يضمن أداؤه الشامل الممتاز إمكانية استخدام المعدات العسكرية بثبات حتى في البيئات القاسية للغاية.
في مجال الصناعة العسكرية، يُعدّ استخدام سيراميك نيتريد الألومنيوم بالغ الأهمية. بدءًا من مكونات تبديد الحرارة في أنظمة الرادار ووصولًا إلى المكونات الرئيسية لمعدات الملاحة، يلعب سيراميك نيتريد الألومنيوم دورًا هامًا. يضمن أداؤه الشامل الممتاز التشغيل الموثوق للمعدات العسكرية في البيئات القاسية.
كيفية اختيار منتجات نيتريد الألومنيوم؟
إذا كنت بحاجة إلى منتجات نيتريد الألومنيوم ولكنك لا تعرف كيفية الاختيار، فيمكن أن يساعدك المحتوى التالي.
اختيار ركيزة نيتريد الألومنيوم
إذا كنت بحاجة إلى ركيزة من نيتريد الألومنيوم، فيمكنك الرجوع إلى المعلمات الرئيسية التالية.
يتراوح نطاق سمك الركيزة القياسي عادةً بين 0.25 مم و2.0 مم، ويمكن أن تصل المساحة إلى 150 مم × 200 مم.
اعتمادًا على متطلبات التطبيق، يمكنك اختيار درجات مختلفة من الركائز ذات الموصلية الحرارية تتراوح من 170 واط/م كلفن إلى 230 واط/م كلفن.
يتم التحكم في خشونة السطح ضمن Ra 0.3-0.5μm، ويتم التحكم في التسطيح ضمن 2% لكل مليمتر.
لضمان تلبية طلبك، نوصيك بالتركيز على مواصفات المعلمات التالية:
التسامح الأبعادي: من الأفضل التحكم فيه في حدود ±0.1 مم
توحيد السُمك: الانحراف المعياري لا يتجاوز 5%
توافق المعدن: اعتمادًا على تطبيقك، يمكنك الاختيار من بين خيارات المعدن المختلفة مثل التنغستن أو الموليبدينوم
معالجة السطح: يمكن اختيار التلميع والنفخ الرملي وطرق المعالجة الأخرى وفقًا للاحتياجات
اختيار مكونات التبريد
عند اختيار وحدة التبريد المناسبة، من المهم مراعاة متطلبات تبديد الحرارة ومساحة التركيب المتاحة. للتطبيقات عالية الطاقة، نوصي بمنتجات ذات موصلية حرارية تزيد عن 200 واط/متر كلفن. بالإضافة إلى ذلك، إذا كان تطبيقك يتطلب أداءً أعلى في تبديد الحرارة، يمكنك تحسين الكفاءة بشكل أكبر باستخدام معجون حراري أو وسادات حرارية.
اقتراحات الحلول المخصصة
ننصحك باختيار حل مُخصص بناءً على سيناريو تطبيقك. إليك أهم النقاط التي يجب مراعاتها:
- توضيح نطاق درجة حرارة بيئة العمل
- توضيح متطلبات كثافة الطاقة القصوى
- توضيح قيود مساحة التثبيت
- توضيح متطلبات تكامل نظام التبريد
إذا كنت بحاجة إلى مساعدة، فيرجى تزويدنا بمعلمات التطبيق التفصيلية ويمكننا تخصيص الحل الأمثل لك، بما في ذلك اختيار المواد والتصميم الهيكلي ومعالجة السطح، وما إلى ذلك. اتصل بنا الآن.
فعالة من حيث التكلفة
تتأثر تكلفة منتجات سيراميك نتريد الألومنيوم بشكل أساسي بالعوامل التالية:
درجة المادة: كلما زادت الموصلية الحرارية التي تختارها، زادت التكلفة.
دقة المعالجة: كلما زادت متطلبات الدقة التي تختارها، زادت تكلفة المعالجة.
حجم الدفعة: إذا قمت بالإنتاج بكميات كبيرة، فيمكنك تقليل تكلفة الوحدة بشكل كبير.
لمساعدتك في تحقيق أفضل نسبة تكلفة وفائدة، نوصي بما يلي:
تطبيقات الطاقة المنخفضة، يوصى باختيار منتج قياسي بقوة 170 واط/م كلفن، والذي يمكنه تلبية احتياجاتك الأساسية مع التحكم في التكاليف أيضًا.
تطبيقات الطاقة المتوسطة، يوصى باختيار منتج من الدرجة 200 وات/مك، والذي يحقق التوازن بين الأداء والتكلفة.
في التطبيقات عالية الطاقة، يُنصح باختيار منتجات بقدرة 230 واط/متر كلفن. على الرغم من ارتفاع تكلفتها الأولية، إلا أنها توفر أفضل أداء لتبديد الحرارة وتطيل عمر المعدات، مما يقلل بشكل فعال من تكاليف التشغيل الإجمالية.
خاتمة
سيراميك نتريد الألومنيوم مواد مثالية للعديد من الصناعات. شكرًا لقراءتك، ونأمل أن يفيدك.
يتعلم أكثر.
الأسئلة الشائعة.
1.ما هي الصيغة الكيميائية لنتريد الألومنيوم (AlN)؟
الصيغة الكيميائية لنتريد الألومنيوم هي AlN، وهو مكون من ذرات ألومنيوم (Al) وذرات نيتروجين (N) بنسبة تكافؤ 1:1. في بنيته، يُشكل الألومنيوم والنيتروجين رابطة تساهمية، وهو مركب بلوري مستقر ذو بنية وورتزيت.
2.ما هي الموصلية الحرارية لسيراميك نتريد الألومنيوم؟
تتميز سيراميكات نيتريد الألومنيوم بموصلية حرارية ممتازة في درجة حرارة الغرفة، تتراوح بين 170 و321 واط/متر كلفن، ويبلغ الحد الأقصى نظريًا للموصلية الحرارية 321 واط/متر كلفن. عادةً ما تصل موصلية AlN متعدد البلورات المتوفر في السوق إلى قيم أعلى من 170 واط/متر كلفن، أي ما يزيد عن خمسة أضعاف موصلية أكسيد الألومنيوم.
3. ما هي الاختلافات في الأداء بين نتريد الألومنيوم وأكسيد الألومنيوم (Al₂O₃)؟
يتفوق نتريد الألومنيوم على أكسيد الألومنيوم في العديد من مجالات الأداء الرئيسية.
- تبلغ الموصلية الحرارية لنتريد الألومنيوم (>170 واط/م·ك) خمسة أضعاف الموصلية الحرارية لأكسيد الألومنيوم (20-30 واط/م·ك).
- يقاوم نتريد الألومنيوم الصدمات الحرارية بشكل أفضل من أكسيد الألومنيوم، كما أن معامل التمدد الحراري الخاص به يتوافق بشكل أفضل مع السيليكون.
- بالنسبة للتطبيقات التي لا تكون فيها التوصيل الحراري أمرًا بالغ الأهمية، يمكن لأكسيد الألومنيوم أن يوفر وفورات كبيرة في التكلفة.
4. ما هي نقطة انصهار سيراميك نتريد الألومنيوم؟
تبلغ درجة انصهار نتريد الألومنيوم في غاز خامل حوالي ٢٢٠٠ درجة مئوية. مع ذلك، يجب الانتباه إلى أن نتريد الألومنيوم يبدأ بالتحلل عند ١٨٠٠ درجة مئوية في بيئة مفرغة من الهواء.
في الهواء، يبدأ سطح نترات الألومنيوم بالتأكسد عند 700 درجة مئوية، مما يشكل طبقة واقية يمكنها حماية المادة الداخلية من البقاء مستقرة قبل 1370 درجة مئوية.
5. ما هي مواصفات السُمك القياسية لركائز نيتريد الألومنيوم؟
يتراوح سمك ركائز نيتريد الألومنيوم القياسية بين 0.25 و2.0 مم. بالإضافة إلى ذلك، تشمل المواصفات الشائعة 0.25 مم، و0.38 مم، و0.63 مم، و1.0 مم، وعادةً ما يكون التفاوت البُعدي ضمن ±0.1 مم.
يمكنك تخصيص السُمك وفقًا لمتطلبات التطبيق المحددة، ويتم الحفاظ على خشونة السطح بشكل أفضل عند Ra 0.3-0.5μm.
6. ما هو الثابت العازل لسيراميك نتريد الألومنيوم؟
يبلغ الثابت العازل لسيراميك نتريد الألومنيوم 8.5-9.0 عند 1 ميجا هرتز.
7. ما مدى تطابق معامل التمدد الحراري لنتريد الألومنيوم مع السيليكون؟
معامل التمدد الحراري لنتريد الألومنيوم (4.5×10⁻⁶/°م) قريب جدًا من معامل السيليكون (3.5-4×10⁻⁶/°م)، مما يُساعد على تقليل الإجهاد الحراري في تطبيقات أشباه الموصلات. هذا التوافق يجعل نتريد الألومنيوم ركيزة مثالية للأجهزة القائمة على السيليكون، مما يُقلل بشكل كبير من خطر التشقق أثناء الدورة الحرارية.
8. ما مدى جودة خصائص العزل لسيراميك نتريد الألومنيوم؟
تتميز سيراميكات نيتريد الألومنيوم بخصائص عزل ممتازة. في درجة حرارة الغرفة، تتجاوز مقاومتها الحجمية 10¹⁴ Ω·cm. بالإضافة إلى ذلك، تحافظ على قوة عزل عالية تتراوح بين 15 و20 كيلو فولت/مم، مما يجعلها عازلًا ممتازًا.
9. ما هي التطبيقات النموذجية لركائز سيراميك نيتريد الألومنيوم؟
يمكن استخدام ركائز سيراميك نتريد الألومنيوم في العديد من الصناعات.
- في مجال إلكترونيات الطاقة، يمكن استخدامه كركيزة لتبديد الحرارة للوحدات عالية الطاقة ووحدات IGBT.
- في صناعة LED، يمكن استخدامه كمواد إدارة حرارية لمصابيح LED عالية السطوع.
- في صناعة أشباه الموصلات، يتم استخدام ركائز نيتريد الألومنيوم بشكل أساسي في معدات معالجة الرقاقة ومعدات الترددات الراديوية/الميكروويف.
- تلعب ركائز نيتريد الألومنيوم أيضًا دورًا حيويًا في المجالات الفضائية والعسكرية، وتُستخدم بشكل أساسي في منتجات تبديد الحرارة المختلفة.
10. هل نتريد الألومنيوم مركب أيوني أم تساهمي؟
نتريد الألومنيوم مركب تساهمي. يتميز بوجود رابطة تساهمية قوية بين ذرات الألومنيوم وذرات النيتروجين. يمنح هذا التركيب نتريد الألومنيوم موصلية حرارية عالية ومتانة ميكانيكية ممتازة. لكن تجدر الإشارة إلى أن الفرق الواضح في السالبية الكهربية بين ذرات الألومنيوم وذرات النيتروجين يؤدي إلى بعض الخصائص القطبية، مع أن الرابطة الكلية لا تزال تساهمية في معظمها.
11. ما هي القوة الميكانيكية لسيراميك نتريد الألومنيوم؟
يُظهر سيراميك نيتريد الألومنيوم خصائص ميكانيكية مذهلة، حيث تتراوح قوة انثناءه بين 350 و420 ميجا باسكال، وقوة انضغاطه حوالي 3000 ميجا باسكال. وتُظهر المادة صلابة فيكرز تبلغ 12 جيجا باسكال، ومعامل يونغ 320 جيجا باسكال. تضمن هذه الخصائص الميكانيكية أداءً موثوقًا به في التطبيقات الصعبة، خاصةً عند تعرضها لدورات إجهاد حراري وميكانيكي.
12. ما هي مزايا سيراميك نتريد الألومنيوم في تغليف LED؟
تتمثل المزايا الرئيسية لنتريد الألومنيوم في: التوصيل الحراري الممتاز الذي يمكنه تبديد الحرارة الناتجة عن مصابيح LED عالية الطاقة بشكل فعال؛ والعزل الكهربائي يمكن أن يضمن التشغيل الآمن؛ ومعامل التمدد الحراري يطابق معامل المواد شبه الموصلة لتقليل الإجهاد الحراري.
13. ما هي مزايا نتريد الألومنيوم مقارنة بأكسيد البريليوم (BeO)؟
تُضاهي الخواص الحرارية لنتريد الألومنيوم خصائص أكسيد البريليوم، وهو غير سام تمامًا. يُعد أكسيد البريليوم شديد السمية عند معالجته أو التعامل معه، لذا يُعد نتريد الألومنيوم أكثر فعالية من حيث التكلفة في تطبيقات الإنتاج واسعة النطاق.
14. ما هي عمليات معالجة السطح المتاحة لسيراميك نتريد الألومنيوم؟
تشمل عمليات معالجة الأسطح لسيراميك نتريد الألومنيوم الطحن الدقيق، وتلميع الماس، وعمليات تشغيل المعادن المختلفة.
- يمكن أن تحقق معالجة السطح قيم خشونة Ra 0.3-0.5μm
- تشمل عملية التعدين أنماط التنغستن والموليبدينوم والنحاس للتوصيلات الكهربائية
- تتضمن عمليات المعالجة الخاصة تعزيز قابلية البلل السطحي، وتحسين التصاق مواد الواجهة الحرارية، وما إلى ذلك.