与其他陶瓷材料相比,AlN具有与硅相匹配的热膨胀系数和优异的导热性,使其更适合在电子工业中使用。氮化铝陶瓷材料特性如下。
属性 | 单位 | 值 |
颜色 | – | 深灰色 |
主要内容 | % | 96% ALN |
体积密度 | g/cm3 | 3.335 |
吸水率 | % | 0 |
抗弯强度 | MPa | 382.7 |
介电常数 | MHz | 8.56 |
线性热膨胀系数 | /℃,5℃/min, 20~300℃ | 2.805×10-6 |
热导率 | 30摄氏度 | ≥170 |
化学耐久性 | mg/cm2 | 0.97 |
抗热震性 | – | 无裂纹 |
体积电阻率 | 20 摄氏度 (Ω·cm) | 1.4×1014 |
介电强度 | KV/mm | 18.45 |
表面粗糙度 Ra | μm | 0.3-0.5 |
拱度 | 长度 ‰ | ≤2 |
氮化铝还可用于热交换器、坩埚、保护管、铸造模具、压电陶瓷及薄膜、导热填料等。以下是氮化铝陶瓷部件的一些应用。
1.散热基板及电子器件封装
散热基板及电子器件封装是AlN陶瓷的主要应用领域。氮化铝陶瓷具有优异的导热性能,热膨胀系数接近硅,机械强度高,化学稳定性好,且环保无毒,被认为是新一代散热基板及电子器件封装的理想材料,非常适合用于混合功率开关管封装及微波真空管封装壳体的材料,也是大规模集成电路基板的理想材料。
2.结构陶瓷
晶圆加工用的静电吸盘是结构陶瓷的常见应用领域。氮化铝结构陶瓷具有良好的力学性能,硬度高,韧性比Al2O3陶瓷好,耐高温、耐腐蚀。利用AIN陶瓷的耐热、耐腐蚀性能,可制作坩埚、Al蒸发皿、半导体静电吸盘等耐高温腐蚀零件。
3、功能材料
氮化铝可用于制造可在高温下或存在一定辐射的场合使用的高频大功率器件,如大功率电子器件、高密度固态存储器等。氮化铝作为第三代半导体材料之一,具有禁带宽度宽、热导率高、电阻率高、紫外线透过率好、击穿场强高等优异性能。AlN的禁带宽度为6.2eV,极化性强,在机械、微电子、光学、声表面波器件(SAW)制造、高频宽带通信等领域有广泛的应用,如氮化铝压电陶瓷及薄膜等。此外,高纯度AlN陶瓷透明,具有优异的光学性能。结合其电学性能,可制作红外偏转器、传感器等功能器件。
4.惰性耐热材料
AlN作为耐热材料,可用作坩埚、保护管、浇注模具等。氮化铝在2000℃的非氧化气氛中仍能有稳定的性能,是优良的高温耐火材料,具有良好的耐高温性能。ng抗熔融金属侵蚀性能。
5.热交换部件
氮化铝陶瓷具有较高的热导率、较低的热膨胀系数、优良的导热效率和抗热震性,可作为理想的抗热震和热交换材料。例如氮化铝陶瓷可作为船用燃气轮机的热交换器材料和内燃机的耐热部件。由于氮化铝材料优良的导热性能,有效地提高了热交换器的传热能力。