A cerâmica de nitreto de alumínio tem as vantagens da alta condutividade térmica, bom isolamento elétrico e propriedades dielétricas em ambiente de alta temperatura, alta resistência ao material em altas temperaturas, baixa correspondência de coeficiente de expansão térmica com materiais de silício semicondutor, não tóxico, etc., O Nitreto de Alumínio da AlN é um material ideal de dissipação de calor para substratos cerâmicos e embalagens eletrônicas. O índice de desempenho do núcleo e do principal índice de desempenho da cerâmica de nitreto de alumínio é alta condutividade térmica. Embora a condutividade térmica do nitreto de alumínio possa chegar a 320W/(m·K) em teoria, a condutividade térmica dos produtos reais é causada por impurezas e defeitos no nitreto de alumínio. A taxa é inferior a 200W/(m·K). Os principais fatores que afetam a condutividade térmica das cerâmicas de nitreto de alumínio são o teor de oxigênio da rede cristalina, densidade, microestrutura e pureza em pó. A seguir, uma introdução a vários fatores importantes.
1. Conteúdo de oxigênio e impurezas
Para a cerâmica nitreto de alumínio, devido à sua forte afinidade com o oxigênio, as impurezas de oxigênio são fáceis de difundir na rede de AlN durante o processo de sinterização, que está diretamente relacionada a uma variedade de defeitos e é a principal fonte de afetar a condutividade térmica do nitreto de alumínio. Na dispersão do fônon-defeito, o papel principal é a presença de oxigênio impureza e alumina. Como o nitreto de alumínio é facilmente hidrolisado e oxidado, uma película de óxido de alumínio é formada na superfície, e o óxido de alumínio é dissolvido na rede de cristal de nitreto de alumínio. Faça com que a rede de cristal de nitreto de alumínio pareça anharmônica, afete a dispersão do fônon, de modo que a condutividade térmica das cerâmicas de nitreto de alumínio seja drasticamente reduzida.
2. Densidade
De acordo com a condutividade térmica do nitreto de alumínio, um grande número de poros em amostras de baixa densidade afetará a dispersão de fônons, reduzirá seu caminho livre médio e, assim, reduzirá a condutividade térmica das cerâmicas de nitreto de alumínio. Ao mesmo tempo, as propriedades mecânicas das amostras de baixa densidade podem não atender aos requisitos das aplicações relacionadas. Portanto, a alta densidade é um pré-requisito para que as cerâmicas de nitreto de alumínio tenham alta condutividade térmica.
3. Microestrutura
A microestrutura das cerâmicas de nitreto de alumínio tem uma correspondência um-para-um com suas propriedades termodinâmicas. A microestrutura inclui o tamanho do grão, a morfologia e o conteúdo e distribuição da segunda fase do limite do grão. A cerâmica de nitreto de alumínio real é uma policristalina multi-fase, que é composta principalmente de fase de cristal de nitreto de alumínio, aluminar segunda fase (fase de limite de grãos) e poros e outros defeitos. Além de estudar os defeitos de rede de nitreto de alumínio, muitas pessoas também estudaram os grãos de cristal, morfologia de limite de grãos, composição, natureza, conteúdo e distribuição da fase de limite de grãos do nitreto de alumínio, e sua relação com a condutividade térmica. Após extensa pesquisa, acredita-se que a distribuição da segunda fase aluminate tem a influência mais importante na condutividade térmica.
