Алюминий нитрид Т2 в Минске

Нитрид алюминия Т2 — технические характеристики и применение

Нитрид алюминия Т2 — техническая керамика на основе AlN, получаемая методом горячего прессования или спекания с добавлением спекающих оксидов (YO, CaO). Материал Т2 отличается повышенной плотностью и низкой пористостью, что обеспечивает стабильные диэлектрические свойства в диапазоне температур от –60 до +450 C. В отличие от оксидной керамики, нитрид алюминия Т2 характеризуется теплопроводностью 170–200 Вт/(мК), что сопоставимо с алюминиевыми сплавами, при этом сохраняет электрическую прочность 14–17 кВ/мм.

Ключевые физико-механические параметры

Материал Т2 относится к плотноспечённым керамикам с открытой пористостью не более 0,5%. Структура — гексагональная кристаллическая решётка типа вюрцита, обеспечивающая изотропию свойств в объёме изделия. Механическая прочность при изгибе достигает 300–350 МПа, твёрдость по Виккерсу — 11–12 ГПа. Коэффициент термического расширения (4,5–5,0)10 К близок к кремнию и карбиду кремния, что минимизирует термомеханические напряжения в гибридных сборках.

Области применения в силовой электронике

Основное назначение нитрида алюминия Т2 — теплоотводящие подложки и корпуса мощных полупроводниковых модулей. Материал применяется в IGBT-модулях, диодных сборках и высоковольтных преобразователях, где требуется сочетание электрической изоляции и эффективного отвода тепла. Толщина подложек варьируется от 0,38 до 1,0 мм, металлизация — методом тонкоплёночного напыления (Ti/Ni/Ag) или толстоплёночной трафаретной печати.

• Подложки для лазерных диодов и светодиодных матриц высокой яркости
• Изоляторы в вакуумных электронных приборах и рентгеновских трубках
• Теплоотводы в силовых модулях для тягового электропривода
• Держатели мишеней в установках магнетронного распыления
• Элементы СВЧ-трактов и волноводных устройств
• Защитные чехлы термопар для агрессивных сред

Особенности обработки и металлизации

Керамика Т2 поддаётся механической обработке алмазным инструментом: резке, шлифовке, сверлению отверстий диаметром от 0,3 мм. Лазерное скрайбирование позволяет разделять пластины на чипы с точностью 0,05 мм. Для пайки к металлическим основаниям применяются активные припои (Ag-Cu-Ti) или молибденово-марганцевая металлизация с последующим никелированием. Рекомендуемая температура пайки — 780–820 C в вакууме или восстановительной атмосфере.

Химическая стойкость нитрида алюминия Т2 ограничена: материал разрушается в горячих щелочах и расплавах солей, поэтому для защиты поверхности в агрессивных средах наносится оксидное или нитридное покрытие. В сухих атмосферах и вакууме керамика стабильна до 1000 C, на воздухе окисление начинается при 700 C с образованием пассивирующего слоя AlO.

Сравнение с альтернативными керамиками

По теплопроводности нитрид алюминия Т2 превосходит оксид алюминия (AlO, 20–30 Вт/(мК)) в 6–8 раз, а оксид бериллия (BeO, 250–300 Вт/(мК)) уступает лишь на 20–30%, но не имеет токсичных ограничений. По сравнению с карбидом кремния (SiC, 120–150 Вт/(мК)) материал Т2 обеспечивает более высокое удельное сопротивление (10 Омсм) и меньший тангенс угла диэлектрических потерь на высоких частотах.

Вопросы и ответы