Корзина
Ваша корзина пуста!
Это никогда не поздно исправить :)
Нитрид алюминия: технические характеристики и применение
Нитрид алюминия (AlN) тугоплавкое неорганическое соединение с гексагональной кристаллической решёткой типа вюрцита. Материал сочетает высокую теплопроводность с электроизоляционными свойствами, что определяет его использование в силовой электронике, оптоэлектронике и металлургических процессах. Порошок AlN получают карботермическим восстановлением оксида алюминия в атмосфере азота либо прямым азотированием алюминиевого порошка при температуре от 800 до 1200 C.
Ключевые физико-химические параметры
Теплопроводность спечённого нитрида алюминия достигает от 170 до 230 Вт/(мК), что в 510 раз выше, чем у оксида алюминия. Удельное электрическое сопротивление составляет от 10 до 10 Омсм. Температура разложения превышает 2200 C, при этом на воздухе материал устойчив до 700 C, а в инертной среде до 2000 C. Модуль упругости находится в диапазоне от 310 до 330 ГПа, твёрдость по Виккерсу от 11 до 12 ГПа.
Гранулометрический состав порошка варьируется от 0,5 до 10 мкм в зависимости от метода синтеза. Удельная поверхность по БЭТ составляет от 2 до 8 м/г. Содержание основного вещества не менее 99,0 %, примеси кислорода не более 1,2 %, углерода не более 0,1 %.
Технологические особенности и модификации
Для спекания AlN требуются спекающие добавки оксид иттрия (YO) или оксид кальция (CaO) в количестве от 3 до 5 % по массе. Добавки формируют жидкую фазу при температуре от 1800 до 1900 C, что обеспечивает плотность спечённого материала свыше 98 % от теоретической. Без добавок плотное спекание затруднено из-за ковалентного характера связи AlN.
Порошок нитрида алюминия гидролизуется во влажной среде с выделением аммиака, поэтому требуется хранение в герметичной таре с осушителем. Для защиты от гидролиза применяют поверхностную модификацию частиц стеариновой кислотой или фосфатными покрытиями.
Применение в промышленности
- Подложки и корпуса силовых модулей IGBT в преобразовательной технике
- Теплоотводящие платы для светодиодных матриц и лазерных диодов
- Керамические изоляторы для вакуумной и высоковольтной аппаратуры
- Тигли и лодочки для испарения алюминия в вакуумном напылении
- Добавка в огнеупорные массы для доменных печей и сталеразливочных ковшей
- Компонент теплопроводящих компаундов и заливочных составов для электроники
Сравнение марок порошка
| Марка | Средний размер частиц, мкм | Содержание AlN, % | Удельная поверхность, м/г | Назначение |
|---|---|---|---|---|
| AlN-1 | от 0,8 до 1,5 | 99,2 | от 5 до 8 | Тонкоплёночные подложки |
| AlN-2 | от 2 до 4 | 99,0 | от 3 до 5 | Керамика, спекание |
| AlN-3 | от 5 до 10 | 98,5 | от 2 до 3 | Огнеупорные композиции |
Требования к хранению и транспортировке
Порошок нитрида алюминия поставляется в полиэтиленовых вкладышах внутри металлических барабанов или многослойных бумажных мешков. Масса нетто от 10 до 25 кг. Срок хранения в невскрытой упаковке 12 месяцев при относительной влажности не более 60 % и температуре от 5 до 35 C. Не допускается контакт с открытыми источниками влаги и кислотами.
Вопросы и ответы (FAQ)
Чем нитрид алюминия отличается от оксида алюминия?
Теплопроводность AlN в 510 раз выше, чем у AlO, при сопоставимой электрической прочности. Это позволяет отводить большие тепловые потоки с компактных полупроводниковых кристаллов без увеличения площади подложки.
Какие спекающие добавки применяются для AlN?
Наиболее распространены оксид иттрия и оксид кальция в количестве от 3 до 5 % по массе. Они образуют жидкую фазу при температуре от 1800 до 1900 C, способствуя достижению плотности более 98 % от теоретической.
Как предотвратить гидролиз порошка AlN при хранении?
Необходима герметичная упаковка с влагопоглотителем и хранение при относительной влажности не более 60 %. Для длительного хранения применяют поверхностную модификацию частиц гидрофобными агентами.
В каких отраслях используется нитрид алюминия?
Основные потребители производители силовой электроники, светодиодной техники, вакуумной аппаратуры и огнеупорных материалов. Также AlN применяется в металлургии как компонент защитных покрытий и тиглей.