La ceramica di nitruro di alluminio presenta i vantaggi di un'elevata conduttività termica, un buon isolamento elettrico e proprietà dielettriche in ambienti ad alta temperatura, elevata resistenza del materiale ad alte temperature, basso coefficiente di espansione termica abbinato a materiali in silicio semiconduttore, non tossico, ecc., Il nitruro di alluminio AlN è un materiale di dissipazione del calore ideale per substrati ceramici e imballaggi elettronici. Il nucleo e l'indice di prestazione chiave della ceramica al nitruro di alluminio è l'elevata conduttività termica. Sebbene la conduttività termica del nitruro di alluminio possa in teoria raggiungere 320 W/(m·K), la conduttività termica dei prodotti reali è causata da impurità e difetti nel nitruro di alluminio. La velocità è inferiore a 200 W/(m·K). I principali fattori che influenzano la conduttività termica delle ceramiche al nitruro di alluminio sono il contenuto di ossigeno del reticolo cristallino, la densità, la microstruttura e la purezza della polvere. Quella che segue è un'introduzione a diversi fattori principali.
1. Contenuto di ossigeno e impurità
Per le ceramiche al nitruro di alluminio, a causa della sua forte affinità per l'ossigeno, le impurità dell'ossigeno sono facili da diffondere nel reticolo di AlN durante il processo di sinterizzazione, che è direttamente correlato a una varietà di difetti ed è la principale fonte di influenza sulla conduttività termica del nitruro di alluminio . Nella diffusione del difetto fononico, il ruolo principale è la presenza di impurità ossigeno e allumina. Poiché il nitruro di alluminio è facilmente idrolizzato e ossidato, sulla superficie si forma una pellicola di ossido di alluminio e l'ossido di alluminio viene dissolto nel reticolo cristallino di nitruro di alluminio. Rendere anarmonico il reticolo cristallino del nitruro di alluminio, influenzare la diffusione dei fononi, in modo che la conduttività termica delle ceramiche di nitruro di alluminio sia nettamente ridotta.
2. Densità
Secondo la conduttività termica del nitruro di alluminio, un gran numero di pori in campioni a bassa densità influenzerà la dispersione dei fononi, ridurrà il loro percorso libero medio e quindi ridurrà la conduttività termica delle ceramiche di nitruro di alluminio. Allo stesso tempo, le proprietà meccaniche dei campioni a bassa densità potrebbero non soddisfare i requisiti delle relative applicazioni. Pertanto, l'alta densità è un prerequisito affinché le ceramiche di nitruro di alluminio abbiano un'elevata conduttività termica.
3. Microstruttura
La microstruttura della ceramica al nitruro di alluminio ha una corrispondenza biunivoca con le sue proprietà termodinamiche. La microstruttura include la dimensione del grano, la morfologia e il contenuto e la distribuzione della seconda fase del bordo del grano. L'attuale ceramica di nitruro di alluminio è un policristallino multifase, che è composto principalmente da fase cristallina di nitruro di alluminio, seconda fase di alluminato (fase di confine del grano) e pori e altri difetti. Oltre a studiare i difetti reticolari del nitruro di alluminio, molte persone hanno anche studiato i grani cristallini, la morfologia del bordo del grano, la composizione, la natura, il contenuto e la distribuzione della fase del bordo del grano del nitruro di alluminio e la loro relazione con la conduttività termica. Dopo approfondite ricerche, si ritiene generalmente che la distribuzione della seconda fase alluminata abbia l'influenza più importante sulla conduttività termica.
