Keramik aluminium nitrida memiliki keunggulan konduktivitas termal yang tinggi, insulasi listrik yang baik dan sifat dielektrik di bawah lingkungan suhu tinggi, kekuatan material tinggi pada suhu tinggi, koefisien ekspansi termal rendah yang sesuai dengan bahan silikon semikonduktor, tidak beracun, dll., AlN Aluminium Nitrida adalah bahan pembuangan panas yang ideal untuk substrat keramik dan kemasan elektronik. Inti dan indeks kinerja utama keramik aluminium nitrida adalah konduktivitas termal yang tinggi. Meskipun konduktivitas termal aluminium nitrida dapat mencapai 320W/(m·K) secara teori, konduktivitas termal produk sebenarnya disebabkan oleh kotoran dan cacat pada aluminium nitrida. Kecepatannya kurang dari 200W/(m·K). Faktor utama yang mempengaruhi konduktivitas termal keramik aluminium nitrida adalah kandungan oksigen kisi kristal, densitas, struktur mikro, dan kemurnian bubuk. Berikut ini adalah pengenalan beberapa faktor utama.
1. Kandungan oksigen dan kotoran
Untuk keramik aluminium nitrida, karena afinitasnya yang kuat terhadap oksigen, pengotor oksigen mudah berdifusi ke dalam kisi AlN selama proses sintering, yang secara langsung berkaitan dengan berbagai cacat dan merupakan sumber utama yang mempengaruhi konduktivitas termal aluminium nitrida. . Dalam hamburan cacat fonon, peran utama adalah keberadaan oksigen pengotor dan alumina. Karena aluminium nitrida mudah dihidrolisis dan dioksidasi, lapisan aluminium oksida terbentuk di permukaan, dan aluminium oksida dilarutkan ke dalam kisi kristal aluminium nitrida. Membuat kisi kristal aluminium nitrida tampak tidak harmonis, mempengaruhi hamburan fonon, sehingga konduktivitas termal keramik aluminium nitrida berkurang tajam.
2. Kepadatan
Menurut konduktivitas termal aluminium nitrida, sejumlah besar pori-pori dalam sampel kepadatan rendah akan mempengaruhi hamburan fonon, mengurangi jalur bebas rata-ratanya, dan dengan demikian mengurangi konduktivitas termal keramik aluminium nitrida. Pada saat yang sama, sifat mekanik sampel densitas rendah mungkin tidak memenuhi persyaratan aplikasi terkait. Oleh karena itu, kepadatan tinggi merupakan prasyarat untuk keramik aluminium nitrida memiliki konduktivitas termal yang tinggi.
3. Mikrostruktur
Struktur mikro keramik aluminium nitrida memiliki korespondensi satu-satu dengan sifat termodinamikanya. Struktur mikro meliputi ukuran butir, morfologi, dan isi serta distribusi fase kedua dari batas butir. Keramik aluminium nitrida yang sebenarnya adalah polikristalin multi-fase, yang terutama terdiri dari fase kristal aluminium nitrida, fase kedua aluminat (fase batas butir) dan pori-pori dan cacat lainnya. Selain mempelajari cacat kisi aluminium nitrida, banyak orang juga mempelajari butir kristal, morfologi batas butir, komposisi, sifat, kandungan, dan distribusi fase batas butir aluminium nitrida, dan hubungannya dengan konduktivitas termal. Setelah penelitian ekstensif, umumnya diyakini bahwa distribusi fase kedua aluminat memiliki pengaruh paling penting pada konduktivitas termal.
