Avantajele și dezavantajele ceramicii AlN
Ceramica cu nitrură de aluminiu(Ceramica AlN) este un compus solid compus din aluminiu și azot. Posedă proprietăți unice care îl fac foarte valoros în diverse aplicații de înaltă tehnologie, în special în
optoelectronică, semiconductori și ambalaje electronice.
Avantajele ceramicii AlN
1.Conductivitate termică ridicată AlN
Dintre ceramicele tehnice, ceramica cu nitrură de aluminiu prezintă una dintre cele mai mari conductivități termice, de obicei variind între 100 W/(m·K) și 200 W/(m·K). Această valoare este de 10 până la 15 ori mai mare decât alumina (Al₂O₃) la temperatura camerei. Datorită capacității sale superioare de disipare a căldurii, ceramica AlN este utilizată pe scară largă în substraturi semiconductoare și ambalaje electronice, asigurând un management termic eficient în aplicațiile microelectronice.
2. Rezistivitate de volum mare
Atomii de aluminiu și azot din ceramica AlN formează o legătură covalentă puternică, rezultând o structură cristalină stabilă. Această stabilitate structurală restricționează mișcarea liberă a electronilor, conducând la o rezistivitate de volum mare, de obicei în jur de 10¹⁴ Ω·cm. Datorită izolației sale electrice excelente, ceramica cu nitrură de aluminiu este un material ideal pentru aplicații electronice și de putere, oferind performanțe dielectrice superioare.
3.Rezistenta dielectrica ridicata
În comparație cu alte materiale izolante comune, cum ar fi cuarțul și ceramica tradițională, ceramica cu nitrură de aluminiu are o rezistență dielectrică semnificativ mai mare. Acest lucru este atribuit benzii sale mari și intensității mari a câmpului de defalcare, făcându-l un material excelent pentru dispozitive electronice de înaltă tensiune și frecvență înaltă.
4.Coeficient scăzut de expansiune termică
Ceramica AlN are un coeficient de dilatare termică scăzut de aproximativ 4,6 × 10⁻⁶/°C, asigurând o stabilitate dimensională excelentă. În plus, coeficientul său de dilatare termică se potrivește îndeaproape cu cel al siliciului, făcându-l o alegere ideală pentru medii controlate cu precizie, inclusiv semiconductori, dispozitive optice și aplicații la temperatură înaltă.
Dezavantajele ceramicii AlN
1.Sensibilitatea la hidroliză
Unul dintre principalele dezavantaje ale ceramicii AlN este tendința sa de a suferi hidroliză atunci când este expusă la apă. Legăturile Al-N din nitrura de aluminiu sunt relativ slabe și pot fi atacate de moleculele de apă, ducând la formarea de hidroxid de aluminiu și amoniac gazos. Această reacție compromite stabilitatea ceramicii AlN în medii umede, afectând potențial fiabilitatea sistemului electronic.
2.Frămilitate
În ciuda proprietăților sale termice și electrice excelente, ceramica cu nitrură de aluminiu are o rezistență scăzută la rupere, făcând-o susceptibilă la ciobire și fisurare la impact sau la solicitări mecanice.
3. Cost ridicat
Costul ridicat al ceramicii cu nitrură de aluminiu este o altă limitare semnificativă. Prețul materiilor prime rămâne ridicat, iar prelucrarea acesteia este complexă și consumatoare de timp datorită durității ridicate a materialului și rezistenței la uzură. Acești factori contribuie la creșterea costurilor de producție, limitând aplicarea pe scară largă a ceramicii AlN.
