Surmet Engineering Better Material Solutions

Waarom AlN een voorkeurskeuze is voor substraat en thermische beheertoepassingen

Aluminum Nitride (AlN) is een uniek keramisch materiaal dat een hoog warmtegeleidingsvermogen combineert met een hoog elektrisch weerstandsvermogen. Slechts enkele keramische materialen bezitten een hoog warmtegeleidingsvermogen: Berylliumoxide (BeO) en kubisch boriumnitride (c-BN) zijn vrijwel de enige andere voorbeelden. Het gebruik van BeO is echter beperkt wegens zijn giftigheid, en c-BN is zeer moeilijk te produceren.

“Warmtegeleidingsvermogen” is het vermogen van een materiaal om warmte te transporteren wanneer het aan een temperatuurgradiënt wordt blootgesteld. In diëlektrische materialen zoals AlN wordt warmte overgedragen via trilling van het rooster (ook bekend als “fononen”). Materialen met een eenvoudige structuur, covalente bindingen en een lage atomaire massa bezitten over het algemeen een hoge warmtegeleiding.

De werkelijke warmtegeleiding van een materiaal wordt beïnvloed door factoren die de fononale voortplanting belemmeren. Temperatuur, onzuiverheden, poriegrootte en -verdeling, korrelgrootte, samenstellingshomogeniteit en oriëntatie hebben allemaal invloed op de trilling van het rooster, en daarmee op de warmtegeleiding.

De theoretische warmtegeleiding van AlN is ongeveer 280 Wm-1K-1. De werkelijke warmtegeleidingscoëfficiënt is afhankelijk van de verwerkingsomstandigheden en de zuiverheid van de grondstof. De aanwezigheid van zuurstofonzuiverheden in het rooster is een belangrijk nadeel; wanneer zuurstof stikstof in het rooster verdringt, ontstaan vacatures die de fononverspreiding onderbreken en de fononen verstrooien, waardoor de thermische geleidbaarheid afneemt.

Surmet is de enige producent van AlN in de VS en heeft expertise in de poederverwerkingsprocedures die nodig zijn om zeer zuiver AlN met uitstekende thermische eigenschappen te verkrijgen.