Material

Gốm Aluminium Nitride (AlN)

Aluminium nitride (AlN) chiếm một vị trí độc đáo trong các gốm kỹ thuật: dẫn nhiệt như kim loại trong khi vẫn là vật cách điện. Với độ dẫn nhiệt…

Custom Precision Ceramic Parts

Aluminium nitride (AlN) chiếm một vị trí độc đáo trong các gốm kỹ thuật: dẫn nhiệt như kim loại trong khi vẫn là vật cách điện. Với độ dẫn nhiệt 170–200 W/m·K — sánh ngang một số hợp kim nhôm — và điện trở suất vượt 10¹⁴ Ω·cm, AlN là vật liệu được chọn cho đế điện tử công suất, tản nhiệt LED và vỏ RF nơi nhiệt phải được thoát mà không gây đoản mạch.

Hệ số giãn nở nhiệt của nó (4,5×10⁻⁶/K) sát với silicon, giảm thiểu ứng suất nhiệt cơ lên die gắn. Tổ hợp đặc tính này khiến AlN không thể thiếu trong xe điện, trạm gốc 5G, diode laser và biến tần công suất lớn nơi đế alumina thông thường không theo kịp mật độ nhiệt.

Typical Properties

Indicative ranges — confirm grade and test conditions before design commitment.

PropertyIndicative Value
Thành phầnAluminium nitride
Khối lượng riêng3.26 g/cm3
Độ cứng Vickers1100-1200 HV
Độ bền uốn300-350 MPa
Độ dai phá hủy2.5-3.5 MPa.m1/2
Nhiệt độ làm việc tối đa1000 C
Độ dẫn nhiệt170-200 W/m.K
Hệ số giãn nở nhiệt (20-1000 C)4.5 x10-6/K
Potential Advantages

Độ dẫn nhiệt cao nhất trong các gốm cách điện; hệ số giãn nở sát silicon giúp giảm ứng suất khi gắn die; thay thế không độc hại cho berylia (BeO); độ bền tốt ở nhiệt độ cao; kháng plasma xuất sắc cho thiết bị quy trình bán dẫn.

Design Considerations

AlN thủy phân chậm trong môi trường ẩm, tạo lớp nhôm hydroxide bề mặt làm suy giảm hiệu năng nhiệt — cần lớp phủ bảo vệ hoặc vỏ kín cho phục vụ lâu dài nơi ẩm. Chi phí cao hơn đáng kể so với alumina, nên chỉ dùng AlN khi thực sự cần độ dẫn nhiệt của nó.

Limitations & Trade-offs

Độ dai phá hủy trung bình (2,5–3,5 MPa·m^1/2) khiến nó dễ hư hại cơ học khi thao tác; thủy phân bề mặt trong ẩm cần được bảo vệ; chi phí cao hơn Al₂O₃ hay Si₃N₄ cho cùng thể tích; hạn chế về kích thước lớn hoặc hình dạng phức tạp so với alumina.