En comparación con otros materiales cerámicos, el AlN tiene un coeficiente de expansión térmica similar al del silicio y una excelente conductividad térmica, lo que lo hace más adecuado para su uso en la industria electrónica. Las propiedades del material cerámico de nitruro de aluminio son las siguientes.
Propiedades | Unidad | Valor |
Color | – | Gris oscuro |
Contenido principal | % | 96% ALN |
Densidad aparente | g/cm³ | 3,335 |
Absorción de agua | % | 0 |
Resistencia a la flexión | MPa | 382,7 |
Constante dieléctrica | MHz | 8,56 |
Coeficiente de expansión térmica lineal | /℃, 5 ℃/min, 20~300 ℃ | 2.805×10-6 |
Conductividad térmica | 30 grados Celsius | ≥170 |
Durabilidad química | mg/cm² | 0.97 |
Resistencia al impacto térmico | – | Sin grietas |
Resistividad volumétrica | 20 grados Celsius (Ω·cm) | 1,4 x 10¹¹ |
Resistencia dieléctrica | KV/mm | 18,45 |
Rugosidad superficial Ra | μm | 0,3-0,5 |
Curvatura | Longitud ‰ | ≤2 |
El nitruro de aluminio también se puede utilizar en intercambiadores de calor, crisoles, tubos protectores, moldes de fundición, cerámicas y películas piezoeléctricas, rellenos termoconductores, etc. A continuación, se presentan algunas aplicaciones de los componentes cerámicos de nitruro de aluminio.
1. Sustrato de disipación de calor y encapsulado de dispositivos electrónicos
Los sustratos de disipación de calor y el encapsulado de dispositivos electrónicos son las principales aplicaciones de la cerámica de AlN. La cerámica de nitruro de aluminio presenta una excelente conductividad térmica, un coeficiente de expansión térmica cercano al del silicio, alta resistencia mecánica, buena estabilidad química, es ecológica y no tóxica. Se considera un material ideal para una nueva generación de sustratos de disipación de calor y encapsulado de dispositivos electrónicos, y es muy adecuada para interruptores de potencia híbridos. Es un material para encapsulados y carcasas de tubos de vacío de microondas, y también es ideal para sustratos de circuitos integrados a gran escala.
… 2. Cerámica estructural
Los platos electrostáticos para el procesamiento de obleas son una aplicación común de la cerámica estructural. La cerámica estructural de nitruro de aluminio presenta buenas propiedades mecánicas, alta dureza, mayor tenacidad que la cerámica de Al₂O₃ y es resistente a altas temperaturas y a la corrosión. Aprovechando la resistencia al calor y a la corrosión de la cerámica de Al₁₂, se puede utilizar para fabricar piezas resistentes a la corrosión a altas temperaturas, como crisoles, platos de evaporación de Al y platos electrostáticos para semiconductores.
3. Materiales funcionales
El nitruro de aluminio se puede utilizar para fabricar dispositivos de alta frecuencia y alta potencia que pueden utilizarse a altas temperaturas o en entornos con cierta radiación, como dispositivos electrónicos de alta potencia, memorias de estado sólido de alta densidad, etc. Como uno de los materiales semiconductores de tercera generación, el nitruro de aluminio posee excelentes propiedades, como una amplia banda prohibida, alta conductividad térmica, alta resistividad, buena transmitancia ultravioleta y alta intensidad de campo de ruptura. El AlN tiene un ancho de banda de 6,2 eV y una fuerte polarización. Se utiliza en maquinaria, microelectrónica, óptica, fabricación de dispositivos de ondas acústicas de superficie (SAW), comunicaciones de banda ancha de alta frecuencia y otros campos, como la cerámica piezoeléctrica de nitruro de aluminio y películas, entre otros. Además, la cerámica de AlN de alta pureza es transparente y posee excelentes propiedades ópticas. En combinación con sus propiedades eléctricas, se puede utilizar para fabricar dispositivos funcionales como deflectores infrarrojos y sensores.
4. Materiales inertes resistentes al calor
Como material resistente al calor, el AlN se puede utilizar en crisoles, tubos protectores, moldes de colada, etc. El nitruro de aluminio mantiene un rendimiento estable en una atmósfera no oxidante a 2000 °C. Es un excelente material refractario de alta temperatura y posee una gran resistencia.Resistencia a la erosión del metal fundido.
5. Componentes de intercambio térmico
Las cerámicas de nitruro de aluminio presentan alta conductividad térmica, bajo coeficiente de expansión térmica, excelente eficiencia de conductividad térmica y resistencia al choque térmico. Se pueden utilizar como materiales ideales para la resistencia al choque térmico y el intercambio de calor. Por ejemplo, las cerámicas de nitruro de aluminio se pueden utilizar como materiales de intercambio de calor para turbinas de gas marinas y componentes resistentes al calor de motores de combustión interna. Gracias a la excelente conductividad térmica del material de nitruro de aluminio, la capacidad de transferencia de calor del intercambiador de calor se mejora eficazmente.