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Pourquoi AlN est un choix privilégié pour les applications de substrat et de gestion thermique
Le nitrure d’aluminium (AlN) est un matériau céramique unique qui combine une conductivité thermique élevée avec une résistivité électrique élevée. Seules quelques céramiques possèdent une conductivité thermique élevée : L’oxyde de béryllium (BeO) et le nitrure de bore cubique (c-BN) sont pratiquement les seuls autres exemples. Cependant, l’utilisation du BeO est limitée en raison de sa toxicité, et le c-BN est très difficile à produire.
La « conductivité thermique » est la capacité d’un matériau à transporter la chaleur lorsqu’il est soumis à un gradient de température. Dans les diélectriques comme l’AlN, la chaleur est transférée par les vibrations du réseau (également appelées « phonons »). Les matériaux à structure simple, à liaison covalente et à faible masse atomique possèdent généralement une conductivité thermique élevée.
La conductivité thermique réelle d’un matériau est affectée par des facteurs qui entravent la propagation des phonons. La température, les impuretés, la taille et la distribution des pores, la taille des grains, l’homogénéité de la composition et l’orientation affectent toutes les vibrations du réseau, et donc la conductivité thermique.
La conductivité thermique théorique de l’AlN est d’environ 280 Wm-1K-1. La conductivité thermique réelle dépend des conditions de traitement et de la pureté de la matière première. La présence d’impuretés d’oxygène dans le réseau est un inconvénient majeur ; lorsque l’oxygène déplace l’azote dans le réseau, il crée des lacunes qui interrompent la propagation des phonons et les dispersent, réduisant ainsi la conductivité thermique.
Surmet est le seul producteur d’AlN basé aux États-Unis et possède une expertise dans les procédures de traitement des poudres nécessaires pour obtenir un AlN de haute pureté avec d’excellentes propriétés thermiques.