Valori di conducibilità termica e altre applicazioni del nitruro di alluminio

Nitruro di alluminio (AlN) è un nuovo tipo di materiale ceramico con eccellenti prestazioni complessive, rinomato per la sua sorprendente conduttività termica, e ha mostrato ampie prospettive di applicazione in molteplici campi.

Valore numerico della conduttività termica del nitruro di alluminio
La conducibilità termica del nitruro di alluminio è una delle sue proprietà più importanti. In teoria, la conducibilità termica del nitruro di alluminio raggiunge i 320W/(m - K), superando di gran lunga quella dei materiali ceramici tradizionali, come l'ossido di alluminio, che ha una conducibilità termica di soli 7-10W/(m - K). Nelle applicazioni pratiche, a causa delle limitazioni del processo di preparazione, la conduttività termica delle ceramiche al nitruro di alluminio è solitamente compresa nell'intervallo 100-260W/(m - K), ma anche così è già diverse volte o addirittura decine di volte superiore a quella dei materiali ceramici tradizionali. Ad esempio, Toshiba Corporation in Giappone è riuscita a produrre in massa substrati ceramici di AlN con conduttività termica fino a 170W/(m - K) e 200W/(m - K), mentre Maruwa Corporation in Giappone è in grado di produrre in massa substrati ceramici di AlN con conduttività termica di 170-200W/(m - K), e il suo substrato ceramico di AlN ad altissima conduttività termica raggiunge addirittura una conduttività termica di oltre 230W/(m - K).

Altre applicazioni del nitruro di alluminio
Substrato di dissipazione del calore e imballaggio di dispositivi elettronici
Le ceramiche al nitruro di alluminio hanno un'eccellente conducibilità termica, un coefficiente di espansione termica pari a quello del silicio e una buona resistenza meccanica e stabilità chimica, che le rendono un materiale ideale per la nuova generazione di substrati per la dissipazione del calore e per l'imballaggio dei dispositivi elettronici. È molto adatto per il confezionamento di interruttori di potenza ibridi e materiali per il confezionamento di tubi a vuoto a microonde, oltre a rappresentare la scelta ideale per i substrati di circuiti integrati su larga scala.
Ventosa elettrostatica per la lavorazione dei wafer
Nel processo di produzione dei semiconduttori, i wafer devono essere trasferiti tra più apparecchiature di processo e le ventose elettrostatiche fissano i wafer attraverso l'adsorbimento elettrostatico per garantire la precisione della lavorazione e la pulizia dei wafer. La ceramica di nitruro di alluminio è diventata un materiale ideale per le ventose elettrostatiche nella lavorazione dei wafer di carburo di silicio, grazie alla sua eccellente conducibilità termica.
Dissipatore di calore per LED ad alta potenza
Essendo una tecnologia di illuminazione di nuova generazione, la dissipazione del calore dei LED è sempre stata una preoccupazione. Le ceramiche al nitruro di alluminio sono diventate il materiale preferito per i dissipatori di calore per LED ad alta potenza grazie alla loro elevata conducibilità termica, che migliora efficacemente la durata e le prestazioni dei LED.
materiale resistente al calore
Le ceramiche al nitruro di alluminio possono mantenere la stabilità alle alte temperature e hanno una buona resistenza all'ossidazione e agli agenti chimici. Pertanto, possono essere utilizzati come componenti resistenti al calore ad alta temperatura, come crogioli, barche di evaporazione, tubi di protezione per termocoppie, ecc. per la fusione di metalli non ferrosi e materiali semiconduttori.
Materiali a film sottile
I film sottili di nitruro di alluminio hanno un'elevata resistenza al campo di rottura, un'alta conducibilità termica, un'elevata resistività elettrica e un'eccellente stabilità chimica e termica, che li rendono comunemente utilizzati come mezzi di isolamento e materiali isolanti nell'imballaggio di dispositivi elettronici e circuiti integrati. Inoltre, i film di nitruro di alluminio di alta qualità hanno anche caratteristiche come l'alta velocità di trasmissione degli ultrasuoni e la bassa perdita di onde acustiche, e sono ampiamente utilizzati in campi come la meccanica, la microelettronica e l'ottica.
materiale composito
La polvere di nitruro di alluminio può essere aggiunta come riempitivo termoconduttivo ai materiali polimerici per preparare compositi di polimeri organici ad alta conducibilità termica. Inoltre, il nitruro di alluminio può essere combinato con altri materiali ceramici per preparare materiali ceramici compositi ad alta resistenza, elevata durezza e alta resistenza all'usura.
Altre applicazioni
Il nitruro di alluminio può essere utilizzato anche per la produzione di additivi speciali per prodotti farmaceutici, cosmetici, prodotti di uso quotidiano e catalizzatori chimici. Grazie alla sua semi-duttilità ad alta energia, il nitruro di alluminio può essere utilizzato anche come materiale antiproiettile.

Nitruro di alluminio, con la sua eccellente conducibilità termica e altre proprietà fisiche e chimiche, ha mostrato ampie prospettive di applicazione in vari campi come l'elettronica, l'energia, l'aerospaziale, la difesa nazionale e l'industria militare.