Material

Cerámica de Nitruro de Aluminio (AlN)

El nitruro de aluminio (AlN) ocupa un nicho único entre las cerámicas técnicas: conduce el calor como un metal manteniéndose como aislante eléctrico. Con una conductividad térmica de 170–200 W/m·K…

Custom Precision Ceramic Parts

El nitruro de aluminio (AlN) ocupa un nicho único entre las cerámicas técnicas: conduce el calor como un metal manteniéndose como aislante eléctrico. Con una conductividad térmica de 170–200 W/m·K — comparable a algunas aleaciones de aluminio — y una resistividad eléctrica superior a 10¹⁴ Ω·cm, el AlN es el material de elección para sustratos de electrónica de potencia, disipadores de calor para LED y empaquetado RF donde el calor debe eliminarse sin crear cortocircuitos.

Su coeficiente de expansión térmica (4,5×10⁻⁶/K) coincide estrechamente con el silicio, minimizando la tensión termomecánica sobre los chips montados. Esta combinación de propiedades ha hecho que el AlN sea indispensable en vehículos eléctricos, estaciones base 5G, diodos láser e inversores de alta potencia donde los sustratos convencionales de alúmina no pueden seguir el flujo de calor.

Typical Properties

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

PropertyIndicative Value
ComposiciónAluminium nitride
Densidad3.26 g/cm3
Dureza Vickers1100-1200 HV
Resistencia a la flexión300-350 MPa
Tenacidad a la fractura2.5-3.5 MPa.m1/2
Temperatura máxima de servicio1000 C
Conductividad térmica170-200 W/m.K
Expansión térmica (20-1000 C)4.5 x10-6/K
Potential Advantages

La mayor conductividad térmica entre las cerámicas aislantes eléctricas; el CTE coincide con el silicio para un montaje de chip de baja tensión; alternativa no tóxica a la berilia (BeO); buena resistencia a temperatura elevada; excelente resistencia al plasma para equipos de proceso semiconductor.

Design Considerations

El AlN se hidroliza lentamente en ambientes húmedos, formando una capa superficial de hidróxido de aluminio que degrada el rendimiento térmico: especifique un recubrimiento protector o un paquete hermético para servicio a largo plazo en condiciones húmedas. El costo es significativamente mayor que el de la alúmina, por lo que reserve el AlN para aplicaciones donde su conductividad térmica es realmente necesaria.

Limitations & Trade-offs

Una tenacidad a la fractura moderada (2,5–3,5 MPa·m^1/2) la hace susceptible a daño mecánico durante el manejo; la hidrólisis superficial en humedad requiere protección; mayor costo que Al₂O₃ o Si₃N₄ para volúmenes equivalentes; disponibilidad limitada en formas muy grandes o complejas comparada con la alúmina.