Surmet Engineering Parempia materiaaliratkaisuja

Miksi AlN on ensisijainen valinta substraatti- ja lämmönhallintasovelluksiin

Alumiininitridi (AlN) on ainutlaatuinen keraaminen materiaali, jossa yhdistyvät korkea lämmönjohtavuus ja korkea sähköinen resistanssi. Vain harvoilla keraameilla on korkea lämmönjohtavuus: Berylliumoksidi (BeO) ja kuutiomainen boorinitridi (c-BN) ovat käytännössä ainoat muut esimerkit. BeO:n käyttöä on kuitenkin rajoitettu sen myrkyllisyyden vuoksi, ja c-BN:ää on hyvin vaikea valmistaa.

”Lämmönjohtavuus” on materiaalin kyky siirtää lämpöä, kun siihen kohdistuu lämpötilagradientti. AlN:n kaltaisissa dielektrisissä aineissa lämpö siirtyy ristikkovärähtelyjen (tunnetaan myös nimellä ”fononit”) kautta. Materiaaleilla, joilla on yksinkertainen rakenne, kovalenttinen sidos ja pieni atomimassa, on yleensä suuri lämmönjohtavuus.

Materiaalin todelliseen lämmönjohtavuuteen vaikuttavat tekijät, jotka haittaavat fononien etenemistä. Lämpötila, epäpuhtaudet, huokoskoko ja -jakauma, raekoko, koostumuksen homogeenisuus ja orientaatio vaikuttavat kaikki ristikkovärähtelyihin ja siten lämmönjohtavuuteen.

AlN:n teoreettinen lämmönjohtavuus on noin 280 Wm-1K-1. Todellinen lämmönjohtavuus riippuu käsittelyolosuhteista ja raaka-aineen puhtaudesta. Hapen epäpuhtauksien esiintyminen ristikossa on merkittävä haitta; kun happi syrjäyttää typpeä ristikossa, syntyy tyhjiä paikkoja, jotka keskeyttävät fononien etenemisen ja hajottavat fononeja, mikä vähentää lämmönjohtavuutta.

Surmet on ainoa yhdysvaltalainen AlN:n tuottaja, ja sillä on asiantuntemusta pulverin prosessointimenetelmistä, joita tarvitaan, jotta saadaan erittäin puhdasta AlN:ää, jolla on erinomaiset lämpöominaisuudet.