El nitruro de aluminio es un compuesto unido covalentemente con una estructura de brazingita hexagonal. El nitruro de aluminio presenta las siguientes excelentes características:
- Excelente conductividad térmica
- Aislamiento eléctrico fiable
- Baja constante dieléctrica
- Pérdida dieléctrica
- No tóxico
- Tiene un coeficiente de expansión térmica similar al del silicio.
El nitruro de aluminio se ha convertido en un material de gran interés en el sector de la electrónica debido a su excelente conductividad térmica y su coeficiente de expansión térmica similar al del silicio. El material ALN no solo es ideal para sustratos de disipación de calor de nueva generación y encapsulados de dispositivos electrónicos, sino que también se puede utilizar en intercambiadores de calor, cerámicas y películas piezoeléctricas, rellenos termoconductores, etc., con amplias posibilidades de aplicación.
La estructura cristalina del AlN determina su excelente conductividad térmica y propiedades aislantes. Según el estudio «Investigación sobre la fundición en cinta y las propiedades del cuerpo sinterizado de cerámicas de nitruro de aluminio«, debido al bajo peso atómico de los dos elementos que componen la molécula de AlN, la estructura cristalina es relativamente simple y presenta buena armonicidad. El enlace Al-N formado tiene una longitud de enlace corta, una energía de enlace alta y la resonancia del enlace covalente favorece el mecanismo de transferencia de calor por fonones, lo que hace que el AlN sea superior a los materiales no metálicos en cuanto a conductividad térmica. Además, el AlN presenta un alto punto de fusión, alta dureza y conductividad térmica, así como mejores propiedades dieléctricas. Según el estudio «Nuevos avances en la investigación sobre los factores que afectan la conductividad térmica y la resistencia a la flexión de las cerámicas de AlN», el AlN ha recibido gran atención debido a su alto coeficiente de expansión térmica similar al del silicio, mientras que materiales de sustrato tradicionales como el Al₂O₃ se han utilizado ampliamente debido a su conductividad térmica. Su coeficiente es bajo, aproximadamente 1/5 del de las cerámicas de AlN, y su coeficiente de expansión lineal no coincide con el del silicio, lo que ya no satisface las necesidades actuales. Las conductividades térmicas de los sustratos cerámicos de BeO y SiC también son relativamente altas, pero el SiC presenta un aislamiento deficiente. Como nuevo tipo de material cerámico altamente conductor, se espera que el AlN se convierta en un excelente material para reemplazar al Al₂O₃, el SiC y el BeO como sustratos cerámicos en la industria electrónica.
| Propiedades | Unidades | ALN | AL2O3 | BEO | SIC |
| Densidad | g/cm3 | 3,26 | 3,6 | 2,85 | 3,12 |
| MPa | 300-500 | 300-400 | 170-250 | 350-450 | |
| Calor específico | J/(g·K) | 0,75 | 0,75 | 1,046 | – |
| W/(m·K) | 170-220 | 20-35 | 220-270 | 50-270 | |
| Resistividad (20 °C) | Ω·cm | 8,8 | 9,3 | 6,7 | 40 |
| Dureza Mohs | Gpa | 9 | 9 | 9 | 9,2-9,5 |
Los mercados de semiconductores y de nuevas energías estimulan considerablemente el crecimiento de la demanda de AlN.
La cerámica de nitruro de aluminio se ha utilizado ampliamente en numerosos campos civiles y militares debido a sus excelentes propiedades en diversos aspectos. La llegada de la era del 5G, la era de los vehículos de nuevas energías y la era de la inteligencia artificial han generado una mayor demanda de cerámica de nitruro de aluminio en diversas aplicaciones, como sustratos de disipación de calor y encapsulados de dispositivos electrónicos.
El mercado mundial de sustratos cerámicos está en auge y su tamaño crece de forma constante. Los materiales cerámicos de AlN se pueden utilizar como materiales de sustrato revestidos de cobre, materiales de empaquetado electrónico, materiales de empaquetado de dispositivos de temperatura ultraalta, materiales de plataforma de dispositivos de alta potencia, materiales de dispositivos de alta frecuencia, materiales de película de sensores, materiales de dispositivos electrónicos ópticos, recubrimientos y materiales de mejora funcional, etc. Según el informe de Maxmize Market Research, se espera que el tamaño del mercado global de sustratos cerámicos alcance los US$10.96 mil millones en 2029, con un crecimiento anual promediotasa de crecimiento de aproximadamente 6,57%.
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