Нитрид алюминия марки А180: техническая керамика для теплоотводящих подложек
Нитрид алюминия марки А180 — поликристаллический керамический материал на основе AlN с массовой долей основной фазы не менее 99,5 %, предназначенный для изготовления теплоотводящих подложек, изоляторов и конструкционных элементов электронных модулей. Марка нормирует совокупность теплофизических и электроизоляционных параметров, критичных при монтаже мощных полупроводниковых приборов методом поверхностного монтажа.
Технические характеристики
| Параметр | Единица | Значение | Метод контроля | Условия |
|---|---|---|---|---|
| Теплопроводность | Вт/(мК) | 170–180 | лазерная вспышка | 25 C |
| Удельное объёмное сопротивление | Омсм | 1014 | ГОСТ 6433.2 | 20 C |
| Диэлектрическая проницаемость | — | 8,6–9,0 | резонансный | 1 МГц |
| Прочность при изгибе | МПа | 300–350 | трёхточечный изгиб | 20 C |
| ТКЛР | 10 К | 4,5–5,0 | дилатометрия | 20–300 C |
| Электрическая прочность | кВ/мм | 15–20 | ГОСТ 6433.3 | переменный ток |
Структура и фазовый состав
Материал получают горячим изостатическим прессованием (HIP) или спеканием с активирующими добавками оксида иттрия YO, обеспечивающими плотность 3,26–3,30 г/см при теоретической 3,26 г/см. Остаточная пористость не превышает 0,5 %, что определяет стабильность теплового сопротивления переход–корпус в силовых модулях IGBT и MOSFET. Кислород как примесный элемент связывается в алюминаты иттрия по границам зёрен, снижая рассеяние фононов и удерживая теплопроводность в пределах марки А180.
Технологические операции
- Металлизация под пайку: Ti–Cu–Ag или Ti–Ni–Au, адгезия 15 МПа.
- Лазерная резка и скрайбирование подложек толщиной 0,25–1,0 мм.
- Шлифовка и полировка до шероховатости Ra 0,2 мкм.
- Совместимость с DBC- и AMB-процессами припоем AgCu28.
- Металлизация через трафаретную печать для толстоплёночных схем.
Области применения
- Подложки силовых модулей тяговых инверторов электромобилей.
- Основания светодиодных матриц высокой яркости в прожекторах.
- Изоляторы СВЧ-трактов радиолокационных станций.
- Теплоотводы лазерных диодов и фотоприёмных устройств.
- Корпуса датчиков в высокотемпературной электронике до 300 C.
Эксплуатационные ограничения
Нитрид алюминия гидролизуется во влажной среде с выделением аммиака, поэтому торцы и открытые поверхности защищают барьерными покрытиями или герметизацией. Рабочий диапазон температур — от –55 C до +300 C без деградации электроизоляционных свойств. При монтаже винтовыми соединениями учитывают хрупкость керамики и ограничивают момент затяжки.
Вопросы и ответы
Чем марка А180 отличается от технического нитрида алюминия общего назначения?
Марка А180 нормирует теплопроводность 170–180 Вт/(мК) и содержание основной фазы 99,5 %, тогда как рядовой AlN имеет теплопроводность 90–130 Вт/(мК) и повышенную пористость.
Совместим ли материал с DBC-процессом?
Да, при нанесении Ti–Cu–Ag-металлизации и пайке припоем AgCu28 в атмосфере азота формируется прочное соединение с медной фольгой.
Как хранить подложки из нитрида алюминия?
В герметичной упаковке при относительной влажности не выше 40 % во избежание поверхностного гидролиза и образования аммиака.
Какая максимальная рабочая температура?
Длительная эксплуатация допускается до +300 C; кратковременно материал выдерживает до +400 C без потери изоляционных характеристик.
