Алюминий нитрид А140 в Минске

Нитрид алюминия А140 — керамический порошок с высокой теплопроводностью

Нитрид алюминия А140 — техническая марка порошка AlN, предназначенная для производства высокотеплопроводной керамики и композиционных материалов. В отличие от оксидной керамики, нитрид алюминия обеспечивает коэффициент теплопроводности в диапазоне 170–230 Вт/(мК), что приближает его к свойствам металлических теплоотводов при сохранении диэлектрических характеристик. Марка А140 отличается контролируемым гранулометрическим составом и низким содержанием примесей кислорода, что критично для финальной теплопроводности спечённого изделия.

Технические характеристики порошка А140

Порошок нитрида алюминия А140 поставляется со средним размером частиц в пределах 1,0–1,5 мкм и удельной поверхностью по БЭТ 3,5–5,5 м/г. Содержание основного вещества — не менее 99,0 %, примесь кислорода ограничена уровнем 0,8–1,2 %. Морфология частиц — равноосная, без агломератов крупнее 10 мкм, что обеспечивает стабильную усадку при спекании и воспроизводимость свойств в серийном производстве.

Ключевой параметр для применений в силовой электронике — содержание свободного алюминия, которое в марке А140 не превышает 0,05 %. Металлическая фаза в исходном порошке приводит к локальным перегревам и дефектам структуры при спекании в азотной атмосфере, поэтому контроль этого показателя обязателен для подложек IGBT-модулей и силовых сборок.

Применение нитрида алюминия А140

Порошок А140 используется в технологиях керамики с добавками спекающих оксидов (YO, CaO) и в беспримесном спекании под давлением азота. Основные направления применения:

• Подложки и платы для гибридных интегральных схем и силовых модулей;
• Теплоотводящие изоляторы для лазерных диодов и светодиодных матриц;
• Корпуса СВЧ-транзисторов и вакуумных электронных приборов;
• Электроизоляционные втулки и шайбы для высоковольтной аппаратуры;
• Мишени для магнетронного распыления AlN-покрытий;
• Наполнитель для теплопроводящих полимерных компаундов.

В системах отвода тепла от полупроводниковых кристаллов керамика из А140 сочетает низкое тепловое сопротивление (менее 0,5 Ксм/Вт для подложек толщиной 0,635 мм) с пробивным напряжением выше 15 кВ/мм. Это делает её альтернативой оксиду бериллия в приложениях, где требуется безопасная утилизация и отсутствие токсичных компонентов.

Спекание и обработка керамики из А140

Оптимальный режим спекания прессовок из А140 — горячее прессование при 1800–1900 C в атмосфере азота либо жидкофазное спекание при 1750–1850 C с добавкой 3–5 % YO. Плотность спечённого материала достигает 3,26–3,30 г/см, что соответствует 98–99 % от теоретической. Механическая прочность на изгиб составляет 300–400 МПа, твёрдость по Виккерсу — 1100–1200 HV.

Механическая обработка керамики из А140 выполняется алмазным инструментом: резка на ленточных и дисковых станках, шлифование и полировка до шероховатости Ra 0,1 мкм. Для металлизации применяется тонкоплёночная технология (Ti/Ni/Au) или толстоплёночная трафаретная печать с последующим вжиганием при 800–900 C в азоте.

Условия хранения и безопасности

Порошок А140 гигроскопичен: при контакте с влагой на поверхности частиц образуется гидроксид алюминия, который повышает содержание кислорода и снижает теплопроводность спечённого материала. Хранение — в герметичной таре с осушителем при относительной влажности не выше 30 %. Перед использованием рекомендуется прокалка при 600–700 C в токе азота в течение 2 часов для удаления адсорбированной влаги.

Нитрид алюминия относится к материалам, реагирующим с водой с выделением аммиака. При шлифовке и резке керамики необходима местная вытяжная вентиляция и использование смазочно-охлаждающих жидкостей на масляной основе, исключающих контакт пыли с водой. Предельно допустимая концентрация пыли AlN в воздухе рабочей зоны — 6 мг/м.

Вопросы и ответы