Nitrida aluminium (AlN) mempamerkan kekonduksian terma yang luar biasa disebabkan kelajuan fonon yang tinggi dan rugi dielektrik tetap yang rendah. Struktur heksagonalnya yang selang lebar menampilkan ikatan kovalen kuat yang memudahkan penghantaran fonon pantas yang membawa tenaga terma. Kekonduksian terma substrat seramik nitrida aluminium berbeza antara 170 hingga 320 W/m·K, mewakili peningkatan 5 hingga 10 kali ganda berbanding substrat oksida aluminium konvensional. Konduktiviti terma yang dipertingkatkan ini bermakna keupayaan penyaliran haba yang unggul, menjadikan substrat aluminium nitrida pilihan terbaik untuk elektronik kuasa dan aplikasi berprestasi tinggi.

Selain daripada kekonduksian terma yang cemerlang, substrat seramik nitrida aluminium menawarkan pelbagai kelebihan yang menjadikannya pilihan menarik untuk pelbagai aplikasi. Kelebihan-kelebihan ini terutamanya termasuk:

• Sifat penebat elektrik yang cemerlang:

Nitrida aluminium (AlN) menunjukkan rintangan tinggi melebihi 10^13 ohm cm pada suhu bilik, membolehkan pengasingan litar dan mencegah litar pintas. Sifat penebat elektrik yang luar biasa ini menjadikannya sesuai untuk aplikasi voltan tinggi.

• Kestabilan terma yang tinggi:

Nitrida aluminium (AlN) mengekalkan kekuatan yang berguna pada suhu setinggi 1000°C. Sifat refraktori ini membolehkannya beroperasi dengan boleh dipercayai pada suhu melampau tanpa mengalami deformasi atau kerosakan, sekaligus mengekalkan integriti struktur dan ciri prestasinya.

• Koefisien pengembangan termal yang rendah (CTE):

Nitrida aluminium (AlN) mempunyai pekali pengembangan terma (CTE) yang rendah sebanyak 4.5 ppm/K, meminimumkan tegasan terma dan memastikan keserasian dengan pelbagai bahan. Ia menunjukkan keserasian terma dengan peranti semikonduktor silikon, sekaligus mencegah tegasan terma dan retakan.

• Ketahanan kimia:

Sifat pasif aluminium nitrida (AlN) meminimumkan interaksi kimia yang merugikan apabila terdedah kepada bahan kimia proses, menunjukkan toleransi tinggi terhadap pelbagai jenis bahan. Ini menjadikannya sesuai untuk persekitaran industri yang mencabar, seperti keadaan korosif.

• Ringan dan padat:

Substrat seramik nitrida aluminium adalah ringan dan padat, menyumbang kepada pengurangan berat keseluruhan peranti elektronik.

• Kejelian frekuensi radio:

Nitrida aluminium (AlN) mempunyai konstant dielektrik yang agak tinggi iaitu 8.5, telus kepada gelombang radio frekuensi tinggi, dan menunjukkan kehilangan isyarat yang rendah pada frekuensi tinggi sehingga puluhan gigahertz. Ini membolehkan aplikasi seperti substrat antena.

Walaupun substrat seramik nitrida aluminium menawarkan pelbagai kelebihan, potensi kekangan perlu dipertimbangkan sebelum memilihnya untuk aplikasi tertentu. Ini termasuk:

1. Kerumitan pembuatan:Pengeluaran substrat seramik aluminium nitrida berkualiti tinggi memerlukan proses sintering serbuk aluminium nitrida untuk membentuk badan seramik. Proses ini memerlukan atmosfera bukan pengoksidaan dan pengikat yang bebas daripada oksigen dan air, yang menyukarkan proses pembuatan dan meningkatkan kos pengeluaran. Oleh itu, ini mengehadkan kebolehlaksanaan ekonomi aplikasi berprestasi tinggi.

2. Kerepotan:Nitrida aluminium (AlN), walaupun kukuh, mempunyai ketahanan rapuh yang rendah dan lebih mudah terdedah kepada kerosakan mekanikal. Kehati-hatian perlu diambil semasa pengendalian dan pembuatan untuk mengelakkan retakan bencana yang timbul daripada sifatnya yang rapuh.

3. Kepekaan terhadap kelembapan:Nitrida aluminium (AlN) mudah terurai dalam keadaan lembap, sekali gus menjejaskan kekonduksian terma. Segel hermetik diperlukan untuk mengekalkan prestasi sepanjang hayat produk.

Substrat seramik nitrida aluminium telah muncul sebagai peneraju dalam sektor substrat elektronik, menawarkan gabungan unik kekonduksian terma yang cemerlang, penebat elektrik yang luar biasa, dan kestabilan terma yang unggul. Kelebihan mereka menjadikannya pilihan ideal untuk elektronik berkuasa tinggi, sistem kuasa, dan aplikasi yang memerlukan pelepasan haba yang cekap.

Walaupun terdapat potensi kelemahan, substrat seramik nitrida aluminium dijangka memainkan peranan yang semakin penting dalam pembangunan peranti elektronik dan sistem kuasa generasi akan datang. Dengan kemajuan berterusan dalam proses pembuatan dan usaha penyelidikan yang dipertingkatkan, substrat ini dijangka menjadi lebih menjimatkan kos dan serbaguna, membuka jalan ke arah masa depan di mana pengurusan haba tidak lagi menjadi faktor had dalam reka bentuk elektronik.