Das neue anorganische Material verstehen – Aluminiumnitrid (AlN)-Keramik

Aluminiumnitrid (AlN) ist eine kovalente Verbindung mit hexagonaler Wurtzit-Kristallstruktur, charakterisiert durch Gitterkonstanten von a = 0,3110 nm und c = 0,4978 nm. In dieser Struktur sind Aluminiumatome (Al) hexagonal dicht gepackt angeordnet, während Stickstoffatome (N) die Hälfte der tetraedrischen Zwischengitterplätze besetzen und verzerrte [AlN₄]-Tetraeder bilden – mit einer Al-N-Bindungslänge von 0,1917 nm entlang der c-Achse und 0,1885 nm in den anderen drei Richtungen. Hochreines AlN-Keramik sind theoretisch farblos und durchsichtig, erscheinen in der Praxis jedoch aufgrund von Verunreinigungen oft grauweiß oder hellgelb.

Dieser kovalente Wurtzit-Kristall, basierend auf tetraedrischen [AlN₄]-Gerüsten, hat eine Dichte von 3,26 g/cm³ und zersetzt sich bei 2480 °C unter Normaldruck. Das keramische Material weist folgende vorteilhafte Eigenschaften auf:

①Hohe mechanische Festigkeit bei Raumtemperatur (nimmt mit steigender Temperatur allmählich ab)

②Außergewöhnliche Wärmeleitfähigkeit

③Niedrige Dielektrizitätskonstante und Verlust

④Kleiner Wärmeausdehnungskoeffizient

⑤Hervorragende chemische Inertheit und Biokompatibilität

⑥Pulversynthesemethoden

Die überlegene Leistung der AlN-Keramik beruht auf hochwertiges AlN-Pulver, die mit verschiedenen Techniken hergestellt werden können:

①Direktnitrierung

②Carbothermische Reduktion

③Hochenergie-Kugelmahlen

④Selbstausbreitende Hochtemperatursynthese (SHS)

⑤In-situ-Reaktionssynthese

⑥Plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (CVD)

⑦Solvothermale Synthese

⑧Zersetzung metallorganischer Salze

Umformtechniken

Keramische Formgebungsverfahren lassen sich in zwei Hauptansätze unterteilen:

(1) Trockenformung (geeignet für einfache Formen und hochpreisige Produkte):

Konventionelles Matrizenpressen

Kaltisostatisches Pressen (CIP)

(2) Nassumformung (geeignet für komplexe Geometrien und kostengünstige Massenproduktion):

Bandgießen

Schlickerguss

Spritzguss

Gelgießen

Sinterverfahren

Sintern mit Additiven

Funkenplasmasintern (SPS)

Mikrowellensintern

Druckloses Sintern

Anwendungen

Dank ihres hohen Volumenwiderstands, ihrer Isolationsfestigkeit, ihrer Wärmeleitfähigkeit und ihres geringen dielektrischen Verlusts werden AlN-Keramiken häufig in folgenden Bereichen eingesetzt:

Isolierend AlN-Substrate für Hochleistungs-Halbleiterbauelemente

Wärmeableitung AlN-Substrate für ultragroße integrierte Schaltkreise (ULSIs)

Oberflächenwellengeräte (SAW) in Hochfrequenz-Signalprozessoren (unter Ausnutzung der hohen Schallgeschwindigkeit) Hochtemperatur-AlN-Tiegel (1300–2000 °C) (aufgrund der hervorragenden thermischen Stabilität)

Aktuelle Forschungsschwerpunkte

Die Bemühungen konzentrieren sich auf:

Reduzierung der Synthesekosten für hochreine Pulver

Erreichen einer Niedertemperatur-Verdichtungssinterung

Stabilisierung hochwertiger Tape-Cast-Substrate

Wenn diese technischen Herausforderungen überwunden werden können, wird AlN-Keramik in der Mikroelektronik und anderen Hightech-Branchen eine breitere Anwendung finden.

Über Xiamen Juci Technology Co., Ltd.

Xiamen Juci Technology Co., Ltd. ist ein High-Tech-Unternehmen, das sich auf die Forschung, Entwicklung, Produktion und den Vertrieb von Hochleistungskeramiken spezialisiert hat. Als führender Hersteller von AlN-PulverDas Unternehmen hat sich der Bereitstellung hochwertiger Produkte und Lösungen auf Basis von Aluminiumnitrid für Branchen wie die Elektronik-, Halbleiter- und Luft- und Raumfahrtindustrie verschrieben. Dank außergewöhnlicher Qualität und hervorragendem Service genießt Xiamen Juci das breite Vertrauen seiner Kunden weltweit.

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