Каковы теплопроводность и теплоотдача керамики из нитрида алюминия

---

1、 Характеристики теплопроводности керамики из нитрида алюминия
Керамика из нитрида алюминия (AlN) привлекает большое внимание благодаря своей превосходной теплопроводности. Ее теоретическая теплопроводность может достигать 320 Вт/(м - К), в то время как теплопроводность реальных коммерческих продуктов обычно составляет от 170 Вт/(м - К) до 260 Вт/(м - К). Такая высокая теплопроводность обусловлена в основном уникальной кристаллической структурой и низкой атомной массой, что позволяет ему эффективно проводить тепло.

По сравнению с другими распространенными керамическими материалами, теплопроводность керамики из нитрида алюминия намного выше, чем у керамики из оксида алюминия (Al ₂ O3, с теплопроводностью около 20-30 Вт/(м - К)) и керамики из нитрида кремния (Si ∝ N ₄, с теплопроводностью обычно ниже 150 Вт/(м - К)). Кроме того, теплопроводность керамики из нитрида алюминия меньше зависит от температуры, особенно при температуре выше 200 ℃, и ее стабильность теплопроводности лучше, чем у таких материалов, как оксид бериллия (BeO).

2、 Факторы, влияющие на теплопроводность
Хотя керамика из нитрида алюминия обладает высокой теоретической теплопроводностью, теплопроводность реальных изделий часто ограничена различными факторами:

1. Содержание кислорода: Нитрид алюминия обладает сильным сродством к кислороду, и примеси кислорода могут легко диффундировать в решетку AlN во время спекания, образуя алюминиевые вакансии и вызывая дефекты решетки, что значительно снижает теплопроводность.
2. Плотность: Чем выше плотность материала, тем выше его теплопроводность. Выбор процесса спекания и спекающих добавок оказывает значительное влияние на плотность и теплопроводность керамики из нитрида алюминия.
3. Чистота порошка: порошок нитрида алюминия высокой чистоты (с содержанием кислорода менее 1%) является ключом к приготовлению керамики с высокой теплопроводностью. Размер частиц и микроструктура порошка также влияют на теплопроводность конечного продукта.
4. Микроструктура: Факторы микроструктуры, такие как размер зерна, количество и распределение границ зерен, также могут влиять на теплопроводность.

3, производительность теплоотдачи
Высокая теплопроводность керамики из нитрида алюминия делает ее превосходной для применения в системах теплоотвода, поскольку она способна быстро передавать тепло от высокотемпературных областей к низкотемпературным, эффективно снижая рабочую температуру электронных устройств. К основным характеристикам теплоотвода относятся:

1. Низкий коэффициент теплового расширения: Коэффициент теплового расширения керамики из нитрида алюминия варьируется от 3,2 × 10 -⁶/℃ до 4,6 × 10 -⁶/℃, что очень совместимо с полупроводниковыми материалами, такими как кремниевые чипы (3,0 × 10 -⁶/℃) и арсенид галлия (5,8 × 10 -⁶/℃), эффективно снижая растрескивание интерфейса, вызванное тепловым напряжением.
2. Высокая температурная стабильность: Керамика из нитрида алюминия может сохранять структурную целостность в условиях высоких температур (например, при испытании на термошок при 400 ℃ и в аэробной среде при 1000 ℃), что делает ее пригодной для использования в приложениях, требующих частого термоциклирования.
3. Изоляционные характеристики: Керамика из нитрида алюминия обладает хорошими электроизоляционными свойствами, ее удельное сопротивление при комнатной температуре превышает 10 ¹⁶Ω- м, и может использоваться в качестве изоляционной подложки для электронных устройств.

4、 Поля приложений
Высокая теплопроводность и отличные показатели теплоотдачи керамики из нитрида алюминия позволяют широко использовать ее в различных областях высоких технологий:

1. Электронная промышленность: Керамические подложки из нитрида алюминия могут использоваться для упаковки мощных интегральных схем, биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) и других силовых устройств, что позволяет значительно снизить температуру спаев микросхем, повысить надежность и срок службы устройств.
2. Полупроводниковая промышленность: Керамика из нитрида алюминия может использоваться для изготовления подложек для полупроводниковых упаковок, а ее коэффициент теплового расширения хорошо сочетается с кремниевыми материалами, что позволяет снизить тепловое напряжение.
3. Аэрокосмическая промышленность: Высокая термостойкость и высокая теплопроводность керамики из нитрида алюминия позволяют использовать ее для отвода тепла в высокотемпературных электронных устройствах в аэрокосмической отрасли.
4. Автомобильная электроника: В системе управления батареей (BMS) электромобилей керамические радиаторы из нитрида алюминия могут эффективно управлять теплом батареи и обеспечивать стабильную работу батареи в различных условиях эксплуатации.

Керамика из нитрида алюминия имеют широкие перспективы применения в современной электронной и полупроводниковой промышленности благодаря своей превосходной теплопроводности и теплоотдаче и, как ожидается, будут играть важную роль во многих высокотехнологичных областях в будущем.

Brudeze Ceramics поставляет и продает широкий ассортимент высококачественного кварцевого стекла, включая глиноземистую керамику, циркониевую керамику, керамику из нитрида кремния, керамику из нитрида алюминия, керамику из карбида кремния, керамику из карбида бора, биокерамику, обрабатываемую керамику и т.д. Мы можем удовлетворить требования заказчика к различным керамическим изделиям.