Tietoja erittäin lämpöä johtavien alumiininitridisubstraattien suorituskyvystä

Alumiininitridi (AlN) substraatittunnetaan erinomaisesta lämmönjohtavuudestaan, joka on huomattavasti korkeampi kuin perinteisillä materiaaleilla, kuten alumiinioksidilla (Al2O3) tai piillä. Alumiininitridin korkea lämmönjohtavuus johtuu sen ainutlaatuisesta kiderakenteesta ja fononien sirontaominaisuuksista.

Tässä on joitain avainkohtia erittäin lämpöä johtavien alumiininitridisubstraattien suorituskyvystä:

Korkea lämmönjohtavuus: Alumiininitridin lämmönjohtavuus on noin 200-300 W/m·K, mikä on paljon korkeampi kuin alumiinioksidin (noin 30 W/m·K) ja verrattavissa joihinkin metalleihin. Tämä korkea lämmönjohtavuus mahdollistaa tehokkaan lämmönpoiston elektronisissa laitteissa, mikä estää ylikuumenemisen ja parantaa luotettavuutta.

Matala lämpölaajenemiskerroin: Alumiininitridillä on alhainen lämpölaajenemiskerroin, mikä tarkoittaa, että se laajenee ja kutistuu vähemmän lämpötilan muutosten myötä. Tämä ominaisuus auttaa säilyttämään vakauden ja eheyden korkeissa lämpötiloissa ja vähentää lämpöjännityksen ja halkeilun riskiä.

Hyvät sähköiset ominaisuudet: Alumiininitridi on hyvä sähköeriste, jolla on korkea ominaisvastus ja pieni dielektrisyysvakio. Tämä mahdollistaa sen käytön elektronisissa laitteissa vaikuttamatta niiden sähköiseen suorituskykyyn.

Korkean lämpötilan vakaus: Alumiininitridi voi säilyttää ominaisuutensa ja lujuutensa korkeissa lämpötiloissa, jopa noin 1800 °C:ssa. Tämä tekee siitä sopivan käytettäväksi korkeissa lämpötiloissa, kuten LED-valoissa, tehoelektroniikassa ja korkeataajuisissa laitteissa.

Mekaaniset ominaisuudet: Alumiininitridi on kova ja hauras materiaali, jolla on hyvä mekaaninen lujuus ja kulutuskestävyys. Sen hauraus voi kuitenkin rajoittaa sen käyttöä joissakin sovelluksissa.

Valmistuksen haasteita: Vaikka alumiininitridillä on erinomaiset ominaisuudet, sen valmistaminen ohuiksi alustoiksi voi olla haastavaa sen haurauden ja korkean hapen reaktiivisuuden vuoksi. Laadukkaiden, virheettömien alustojen tuottamiseksi tarvitaan erikoisprosesseja.

Kustannukset: Alumiininitridisubstraatit ovat yleensä kalliimpia kuin perinteiset alustat, kuten alumiinioksidi, johtuen niiden korkeammista materiaalikustannuksista ja monimutkaisemmista valmistusprosesseista.

Yhteenvetona erittäin lämpöä johtavaalumiininitridisubstraatittarjoavat erinomaiset lämmönpoistoominaisuudet ja stabiilisuuden korkeissa lämpötiloissa, joten ne sopivat ihanteellisesti vaativiin elektronisiin sovelluksiin. Niiden hauraus ja korkeampi hinta on kuitenkin otettava huomioon arvioitaessa niiden soveltuvuutta tiettyyn käyttötarkoitukseen.