مدونة

في التطبيقات العملية، بالإضافة إلى التوصيل الحراري العالي وخصائص العزل الكهربائي العالية، ركائز نيتريد الألومنيوم مطلوب أيضًا أن تتمتع بقوة انحناء عالية في العديد من المجالات. في الوقت الحاضر، عادة ما تتراوح قوة الانحناء ثلاثية النقاط لنتريد الألومنيوم المتداولة في السوق بين 400 إلى 500 ميجا باسكال، مما يحد بشكل خطير من ترويج وتطبيق ركائز سيراميك نيتريد الألومنيوم، خاصة في مجال أجهزة الطاقة IGBT ذات متطلبات الموثوقية العالية. نظرًا لعملية الإنتاج المعقدة وارتفاع تكلفة إنتاج مواد AlN، لا تزال معظم مواد AlN المحلية غير قادرة على تلبية متطلبات التطبيق الخاصة بالموصلية الحرارية العالية والقوة العالية.

في تحضير الركيزة الخزفية من نيتريد الألومنيوم، غالبًا ما يكون اختيار طرق التلبيد وإضافات التلبيد ضعف النتيجة بنصف الجهد، كما أن إدخال إضافات التلبيد هو طريقة شائعة لتلبد سيراميك نيتريد الألومنيوم في الوقت الحاضر. من ناحية، تشكيل مرحلة سهلة الانصهار ذات درجة حرارة منخفضة، وتحقيق تلبيد الطور السائل، وتعزيز الجسم المضغوط؛ من ناحية أخرى، تتم إزالة شوائب الأكسجين في نيتريد الألومنيوم، وتحسين الشبكة، وزيادة التوصيل الحراري. في الوقت الحاضر، تشمل إضافات التلبيد المستخدمة في تلبيد سيراميك AlN بشكل أساسي Y2O3، CaO، Yb2O3، Sm2O3، Li2O3، B2O3، CaF2، YF3، CaC2، وما إلى ذلك، أو مخاليطها.

في نظام تركيبة سيراميك نيتريد الألومنيوم الملبد، عندما يكون Y2O3 أعلى من 3.5% بالوزن، فإن محتوى Y-Al-O يزيد بشكل كبير ويتجمع في عملية التلبيد. نظرًا لانخفاض التوصيل الحراري لـ Y3Al5O12 (حوالي 9 واط/ (م · كلفن))، فإن التوصيل الحراري لمنتجات سيراميك نيتريد الألومنيوم بعد التلبيد يتأثر بشكل خطير. عندما يكون محتوى CaF2 وLi2O أعلى من 1.33% بالوزن، بسبب تطاير المركبات المحتوية على الفلورايد والليثيوم، تزداد مسامية الجسم الخزفي من نيتريد الألومنيوم الملبد أثناء عملية التلبيد، وتقل كثافة السيراميك. مما أدى إلى انخفاض حاد في قوة الانحناء لمنتجات سيراميك نيتريد الألومنيوم بعد التلبيد. عندما تكون كل مادة مضافة أقل من الحد الأدنى للقيمة، لا يمكن تشغيل تأثير تعزيز الخواص الميكانيكية أو يكون التأثير صغيرًا جدًا.

باختصار، تواجه الركيزة الخزفية من نيتريد الألومنيوم في التطبيقات العملية المتطلبات الشاملة للتوصيل الحراري العالي، وخصائص العزل الكهربائي العالية وقوة الانحناء العالية، ولكن قوة الانثناء للمنتجات المتداولة في السوق منخفضة بشكل عام، مما يحد من تطبيقها على نطاق واسع في مجال الموثوقية العالية مثل أجهزة الطاقة IGBT. وفي الوقت نفسه، من الصعب أن تلبي مادة AlN المحلية احتياجات التطبيق من الموصلية الحرارية العالية والقوة العالية بسبب عملية الإنتاج المعقدة وتكلفة الإنتاج العالية. لذلك، عند تحضير الركيزة الخزفية من نيتريد الألومنيوم، من المهم جدًا تحديد طريقة التلبيد المناسبة وإضافات التلبيد، ليس فقط لتشكيل مرحلة سهلة الانصهار ذات درجة حرارة منخفضة لتعزيز الجسم المضغوط، ولكن أيضًا لإزالة شوائب الأكسجين لتحسين الحرارة الموصلية. ومع ذلك، فإن اختيار وجرعة إضافات التلبيد تحتاج إلى رقابة صارمة لتجنب الآثار السلبية على التوصيل الحراري وقوة الانحناء. في المستقبل، من أجل تحسين أداء ركائز سيراميك نيتريد الألومنيوم، لا يزال من الضروري تحسين عملية التلبيد ونظام الصياغة لتلبية احتياجات المستويات الأعلى من التطبيق.