Vrste substratov iz aluminijeve keramike za PCB

Aluminij (znan tudi kot aluminijev oksid) je napreden ognjevzdržni material, ki ga je mogoče s konsolidacijo in sintranjem oblikovati v različne oblike, zato je uporaben v industrijski in medicinski opremi.

Keramika za prehode med kovinami, rentgenske komponente in električne puše so deležne prednosti zaradi njene izjemne mehanske trdnosti, odpornosti na kemikalije in obrabo, toplotne stabilnosti in visokih dielektričnih lastnosti. Zaradi hermetičnih lastnosti so tudi dobra izbira.

94% Aluminij

Aluminatna keramika je izjemen električni izolator in eden najpogosteje uporabljenih naprednih keramičnih materialov, ki zagotavlja visoko raven električne izolacije, hkrati pa je zelo odporen proti obrabi in koroziji. Zaradi te lastnosti se aluminijeva keramika pogosto uporablja v črpalkah, avtomobilskih komponentah, medicinskih raziskavah, obrambnih aplikacijah in tudi za glaziranje (že majhni odstotki do 5% lahko dajejo kamnito mat učinek, ki je zaželen za nekatere dekorativne učinke).

Tabularni aluminijev oksid je izdelan s sintranjem kalciniranega aluminijevega prahu v plošče. Ima odlično toplotno stabilnost, trdnost in kemijsko odpornost - zdrži temperature do 1650 stopinj C/3000 stopinj F, ne da bi izgubil 50% svoje natezne trdnosti, in je odporen proti kislinam ali alkalnim raztopinam.

Druge napredne keramike imajo podobne lastnosti kot aluminijev oksid, vključno z visoko upornostjo in trdnostjo, vendar se na tržni ravni težko kosajo z njim. BeO je strupen in drag, medtem ko je BN cenovno ugodnejši, vendar ima veliko manjšo toplotno prevodnost - vendar ima aluminijev oksid še eno ključno prednost, saj ga je enostavno obdelovati in z njim delati.

99% Aluminij

99% aluminijev oksid se ponaša z odličnimi mehanskimi, toplotnimi in električnimi lastnostmi. Vzdrži temperature od 1600 do 1700 stopinj Celzija, hkrati pa je močno odporen na kisline in alkalije ter se dobro obnese pod visokim tlakom. Poleg tega ta material izpolnjuje stroge zahteve glede površinske obdelave in ravnosti pri strojni obdelavi ali oblikovanju v kompleksne komponente, zaradi meril biokompatibilnosti/inertnosti pa je primeren za uporabo v medicini; poleg tega je zaradi svojih lastnosti trdote/moči primeren za uporabo v neprebojni keramiki.

Aluminatna keramika se pogosto proizvaja kot z vlakni ojačani kompoziti s kovinsko matrico, izdelani iz aluminatnih vlaken, ki jih je mogoče sintrati ali stiskati, da nastanejo kompleksne komponente z odličnimi mehanskimi lastnostmi. Ti kompoziti se pogosto uporabljajo v aplikacijah, kot so rezalna orodja, iztiskalniki in šobe ter torni deli v batnih motorjih ali strojih, pa tudi v olimpijskih drsalnih rezilih.

Aluminatska keramika zagotavlja odlično dielektrično trdnost in toplotno prevodnost, vendar je zaradi njene občutljive narave potrebno skrbno ravnanje, da se izognemo poškodbam. Pri izbiri materiala iz aluminijeve keramike za vašo aplikacijo upoštevajte potrebe po moči, specifikacije napetosti in temperaturne pogoje - nato jih ocenite glede na svoj proračun in izberite aluminijevo keramiko, ki najbolje izpolnjuje ta merila.

99% Al2O3

Aluminij 96% (Al2O3) je eden najpogosteje uporabljenih keramičnih substratov za aplikacije PCB, ki se ponaša z izjemno toplotno prevodnostjo, mehansko trdnostjo in odpornostjo proti obrabi. Poleg tega ima ta gosta keramika majhno poroznost, zaradi česar je primerna za uporabo v debelih slojih, kot so hibridni substrati za PCB in komponente, ter za neposredno razprševanje bakra.

Podlage iz aluminijevega oksida 99% je mogoče izdelati s postopkom litja trakov ali suhega stiskanja z različnimi dodatki, kot so krom, titan in natrij, ki so med bolj priljubljenimi. Ti dodatki vplivajo na lastnosti keramike in povečajo toplotno prevodnost, mehansko trdnost, odpornost proti obrabi ter odpornost proti koroziji s kislinami in alkalijami za večjo učinkovitost.

Keramika iz aluminijevega oksida se pogosto uporablja kot oklep na vozilih. Ko je aluminijasta keramika pritrjena na aramidno tkanino ali tkanino Dyneema, zagotavlja dvakrat večjo zaščito kot jekleni oklep, hkrati pa je lažja, manjša je verjetnost rjavenja, hitreje odvaja toploto in hitreje odvaja toploto kot kovinski materiali. Žal ima aluminijasta keramika, čeprav ni neprebojna, omejitve; izpostavljenost pri koncentracijah nad 0.38 mg/L je pri morskih prašičkih povzročila zožitev pljučnega zračnega pretoka, zaradi česar so bile omejene dihalne poti, kar je zmanjšalo pretok zraka po njihovem telesu, kar je povzročilo zmanjšano kapaciteto pljuč, kar je povzročilo zmanjšano delovanje pljuč, kar je povzročilo zmanjšan pretok v dihalnih poteh, kar je povzročilo zastoj dihanja, saj je pri morskih prašičkih pri vdihavanju prišlo do zožitve zaradi omejitve pretoka zraka dihalnih poti, ki zožujejo pretok zraka v njihovem telesu, kar povzroči zožitev dihalnih poti, ki posledično povzroči omejitev pretoka zraka v dihalnih poteh zaradi omejene hitrosti odvajanja toplote v primerjavi z jeklom zaradi hitrejše hitrosti odvajanja toplote v primerjavi z jeklom povzroči zožitev pretoka zraka v pljučih v 12 minutah pri izpostavljenosti 0.38 mg/L povzročila omejitev pretoka pljučnega zraka pri morskih prašičkih, ki so bili izpostavljeni. Vendar so morski prašički, izpostavljeni koncentracijam 0,38 mg/L, ki so povzročile zožitev pljučnega pretoka zraka in povzročile omejitev pljučnega pretoka zraka, povzročile zožitev pljučnega pretoka zraka, kar je povzročilo omejitev dihalnega sistema, kot kaže zmanjšana zmogljivost pljuč zaradi izpostavljenosti; čeprav je izpostavljenost povzročila zožitev, saj so v 8 minutah zaradi razpršitve toplote doživeli zožitev povzročila zmanjšanje pljučnega pretoka zraka po inhalacijski izpostavljenosti pri 0.38 mg/L koncentraciji povzročila zožitev pljučnega zračnega toka, ki so jo povzročili prašiči po izpostavljenosti vdihavanju povzročila zožitev zaradi izpostavljenosti vdihavanju je bilo ugotovljeno, da ni neprebojna; izpostavljenost inhalacijskemu odmerku je povzročila hudo zožitev v 2 minutah povzročila omejitev pljučnega zračnega toka zožitev v minutah, ki je povzročila zmanjšanje pljučnega zračnega toka po izpostavljenosti zaradi zožitve dihal v 48 zmanjšanje pljučnega zračnega toka ob izpostavljenosti povzročila zmanjšanje dihanja zaradi zožitve čez 1 uro, ki je povzročila dihanja zaradi zožitve pljučnega zračnega toka inguines jih povzročila.

98% Al2O3

Alfa-aluminij, imenovan tudi alfa-aluminij, se ponaša z izjemno trdoto ter odpornostjo na pritisk in toplotne udarce, zaradi česar je zanesljiva izbira materiala za aplikacije, ki zahtevajo kemično in plazemsko odpornost, kot so polprevodniki, komponente za plazemsko jedkanje, komponente jedrskega izolatorja in druge visokonapetostne aplikacije. Običajno ga najdemo v aplikacijah za proizvodnjo polprevodnikov.

Korund-aluminij je izjemno trda in stabilna oblika aluminijevega oksida s kristalno strukturo, podobno korundu (rubin in safir). Običajno se uporablja kot abraziv in keramika za aplikacije z visoko obrabo, kot so rezalna orodja, ter za aplikacije pri visokih temperaturah, kot so plinski kanali za elektrarne.

Delci aluminijevega oksida so odporni proti atmosferski koroziji, saj na njihovi površini nastane zaščitna pasivacijska plast aluminijevega oksida, ki preprečuje reakcijo kovin z atmosferskim kisikom, pri čemer je anodiranje učinkovito sredstvo za krepitev te ovire. Aluminijev prah ima tudi protierozijske lastnosti in je odličen material za oblaganje kotlov na premog ali cevi za gorivo; poleg tega je zelo odporen proti eroziji, zato je aluminij idealen material za obloge. Aluminijev prah lahko sčasoma povzroči poškodbe pljuč, vendar se zaradi netopnih lastnosti inhalacijskih študij z radioaktivno oznako 26Al dovolj hitro odstrani iz pljuč delavcev.

96% Al2O3

Električno izolirani substrati 96% Al2O3 so zaradi svoje odlične stroškovne učinkovitosti, odpornosti proti obrabi, toplotne prevodnosti in mehanske trdnosti ekonomična možnost, idealna za debeloslojno elektroniko ali napajalnike. Zaradi svojih dielektričnih lastnosti so primerni tudi za keramična tiskana vezja.

Čistost keramike iz aluminijevega oksida je ključnega pomena za njeno učinkovitost in uporabo. Keramika višje čistosti je običajno boljša za uporabo v elektroniki ter zagotavlja boljšo odpornost proti koroziji in obrabi; vendar obstajajo tudi izjeme: včasih je za različne uporabe primeren celo 85% čisti aluminijev oksid.

Izdelki na osnovi aluminijevega oksida se pogosto uporabljajo v proizvodnji keramičnih komponent, kot so lončki, ognjevarne cevi peči in posebni materiali, odporni proti obrabi. Aluminij se pogosto uporablja tudi kot tesnilni material okoli kovin, kot so molibden, niobij in tantal - zagotavlja odlično kemijsko odpornost, pri spajkanju pa so spajkani spoji veliko močnejši za različno industrijsko opremo - ima tudi dobro toplotno prevodnost in so znani tudi kot navadna aluminijska keramika (ali "navadna ALC"). Cirkonijeva aluminijasta keramika (ZTA) je bila predstavljena kot boljša alternativa v primerjavi s čisto ALC; vendar pa lahko pride do pomislekov v zvezi s površinskim hidrotermičnim staranjem, ki lahko sčasoma bistveno vplivajo na zmogljivost.

97% Al2O3

Ta vrsta aluminijevega oksida je znana po odlični toplotni prevodnosti, nizkem koeficientu raztezanja, odpornosti proti kemični koroziji in odpornosti proti toplotnim šokom. Ker je ta material dobro odporen tudi na toplotne udarce, je dobra izbira za aplikacije, ki zahtevajo visoko stopnjo električne izolacije, in za postopke metalizacije izdelkov.

Medicinski aluminijev oksid je tudi idealen material za uporabo v medicini, vključno s šobami za obrabo in vodili za krvne ventile, neprebojnimi jopiči za vojaško osebje in hermetičnimi tesnili. Zaradi svoje tlačne trdnosti, upogibne trdnosti, lastnosti hermetičnosti ter odličnih lastnosti tlačno-gibne trdnosti je ta material odličen, ko gre za keramično-kovinske prehode ter uporabo v rentgenskih komponentah, elektronskih mikroskopih in visokovakuumski opremi.

Kratkotrajna izpostavljenost aluminijevemu oksidu lahko povzroči draženje oči in zgornjih dihalnih poti, dolgotrajna pa pljučno hipertrofijo, vnetje pljuč in fibrozo; poleg tega je toksičen za osrednji živčni sistem, zato morajo ljudje in druga živa bitja z njim ravnati previdno. Za to kemikalijo HSDB zagotavlja obsežne toksikološke podatke iz študij na laboratorijskih živalih in drugih virov.

95% Al2O3

Keramika iz aluminijevega oksida je trd in trpežen material z odlično odpornostjo proti obrabi, kemično inertnimi lastnostmi, zaradi katerih je odporna proti kislinam in lugom pri visokih temperaturah, ter dobrimi električnimi lastnostmi (nizka upornost), zaradi katerih je idealna za uporabo v prevodnikih in dielektrikih.

Ta vrsta aluminijevega oksida je idealna za izdelavo prehodov iz keramike v kovino in prehodov za rentgenske komponente, kroglic za razbremenitev napetosti in izolatorjev, ki se uporabljajo pri varjenju, toplotni obdelavi in v posebnih lončkih, kroglic za razbremenitev napetosti, ki se uporabljajo pri varjenju, ter posebnih lončkov. Poleg tega so lahko na voljo tudi monolitne ploščice z dvojno ukrivljenostjo za uporabo v ergonomskih telesnih oklepih za boljšo uporabo v ergonomskih telesnih oklepih.

Keramika je izjemno odporna proti obrabi in eroziji, zato je primerna za številne industrijske aplikacije. Tudi medicinski vsadki in neprebojni jopiči iz tega materiala so zelo koristni. Poleg tega je odporen na toplotne udarce pri temperaturah do 1600C (2910F). Poleg tega je na voljo v gosti (mullit) in porozni (korund) obliki, kar omogoča enostavne proizvodne postopke.

94% Al2O3

Keramika iz aluminijevega oksida je zelo trda in ima odlične električne lastnosti, odporna je proti abraziji, kemičnim napadom, oksidaciji in koroziji, hkrati pa je neporozna in gosta, zato je primerna za senzorje tlaka, tarče za razprševanje, prevleke ležajev ter komponente elektronskih cevi in laserjev. Njihovo nizko toplotno raztezanje omogoča izostatično stiskanje, ki omejuje rast zrn pri postopkih brizganja z visoko gostoto.

Prašek za to vrsto aluminijevega oksida izvira iz boksita, z aluminijem bogatega glinenega materiala, ki ga najdemo v naravi. Po izkopavanju in predelavi z mokrim kemičnim postopkom kavstičnega luženja, imenovanim Bayerjev postopek, nastane aluminijev oksid v prahu, ki je primeren za številne uporabe.

Aluminij se lahko proizvaja z več proizvodnimi tehnikami, vključno z enoosnim in izostatičnim stiskanjem, brizganjem in iztiskanjem. Po oblikovanju se lahko končni sestavni deli obdelajo z natančnim brušenjem/lazinjenjem/lasersko obdelavo in drugimi postopki.