Aluminum nitride (AlN) có khả năng truyền nhiệt xuất sắc nhờ tốc độ âm thanh cao và tổn thất điện môi hằng số thấp. Cấu trúc lục giác có khoảng cách rộng của nó có liên kết cộng hóa trị mạnh, cho phép truyền nhanh các phonon mang năng lượng nhiệt. Hệ số dẫn nhiệt của tấm nền gốm AlN dao động từ 170 đến 320 W/m·K, cao gấp 5-10 lần so với tấm nền nhôm oxit truyền thống. Khả năng dẫn nhiệt tăng cường này chuyển thành khả năng tản nhiệt vượt trội, khiến tấm nền nitơ hóa nhôm trở thành lựa chọn tuyệt vời cho các ứng dụng điện tử công suất và hiệu suất cao.

Ngoài khả năng dẫn nhiệt xuất sắc, tấm nền gốm nhôm nitride còn có nhiều ưu điểm khác, khiến nó trở thành lựa chọn nổi bật cho nhiều ứng dụng khác nhau. Những ưu điểm chính bao gồm:

• Độ cách điện xuất sắc:

Aluminum nitride (AlN) có điện trở suất cao hơn 10^13 Ohm cm ở nhiệt độ phòng, cho phép cách ly mạch và ngăn ngừa ngắn mạch. Tính năng cách điện điện xuất sắc này khiến nó phù hợp cho các ứng dụng điện áp cao.

• Độ ổn định nhiệt độ cao:

Aluminum nitride (AlN) vẫn duy trì độ bền hữu ích ở nhiệt độ lên đến 1000°C. Tính chất chịu lửa này cho phép nó hoạt động đáng tin cậy ở nhiệt độ cực đoan mà không bị biến dạng hoặc suy giảm, giúp duy trì tính toàn vẹn cấu trúc và hiệu suất của nó.

• Hệ số giãn nở nhiệt thấp (CTE):

Aluminum nitride (AlN) có hệ số giãn nở nhiệt (CTE) thấp (4,5 ppm/K), giúp giảm thiểu ứng suất nhiệt và đảm bảo tương thích với nhiều loại vật liệu. Nó có tính tương thích nhiệt với các thiết bị bán dẫn silicon, giúp ngăn ngừa ứng suất nhiệt và gãy vỡ.

• Khả năng chống hóa chất:

Tính chất thụ động của nitrua nhôm (AlN) giúp giảm thiểu tối đa các tương tác hóa học không mong muốn khi tiếp xúc với các hóa chất công nghiệp, đồng thời có khả năng chịu đựng cao đối với nhiều loại hóa chất, khiến nó phù hợp cho các môi trường công nghiệp khắc nghiệt (như môi trường ăn mòn, v.v.).

• Nhẹ nhàng và gọn gàng:

Substrate gốm nhôm nitride có trọng lượng nhẹ và thiết kế gọn nhẹ, góp phần giảm trọng lượng tổng thể của thiết bị điện tử.

• Truyền qua tần số vô tuyến:

Hằng số điện môi của nitrua nhôm (AlN) tương đối cao, đạt 8,5, có tính trong suốt RF và tổn thất tín hiệu thấp ở tần số cao lên đến hàng chục GHz. Điều này cho phép ứng dụng trong các ứng dụng như tấm nền ăng-ten.

Mặc dù tấm nền gốm nhôm nitride có nhiều ưu điểm, nhưng trước khi lựa chọn tấm nền gốm nhôm nitride cho các ứng dụng cụ thể, cần phải xem xét các nhược điểm tiềm ẩn. Các nhược điểm này bao gồm:

1. Độ phức tạp trong sản xuất:Để sản xuất các tấm nền gốm nhôm nitrit chất lượng cao, cần phải nung kết bột nhôm nitrit thành vật liệu gốm. Quá trình nung kết yêu cầu môi trường không oxy hóa và chất kết dính không chứa oxy/nước, điều này làm phức tạp quy trình sản xuất, tăng chi phí sản xuất và hạn chế tính khả thi kinh tế của các ứng dụng cao cấp.

2、Giòn:Aluminum nitride (AlN) mặc dù có độ bền cao nhưng độ bền gãy thấp, dễ bị hư hỏng cơ học. Trong quá trình xử lý và sản xuất, cần phải cẩn thận để tránh các vết nứt nghiêm trọng do tính giòn của vật liệu.

3、Độ nhạy cảm với độ ẩm:Aluminum nitride (AlN) dễ bị phân hủy trong điều kiện ẩm ướt, từ đó làm giảm khả năng dẫn nhiệt. Việc đóng kín khí là yếu tố quan trọng để duy trì hiệu suất trong suốt vòng đời sản phẩm.

Gốm nhôm nitride (AlN) đã trở thành vật liệu dẫn đầu trong lĩnh vực vật liệu nền điện tử, với sự kết hợp độc đáo giữa khả năng dẫn nhiệt xuất sắc, cách điện điện tuyệt vời và độ ổn định nhiệt cao. Những ưu điểm này khiến chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng điện tử công suất cao, hệ thống điện và các ứng dụng yêu cầu tản nhiệt hiệu quả.

Mặc dù có những nhược điểm tiềm ẩn, các tấm nền gốm nhôm nitride vẫn được kỳ vọng sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong việc phát triển các thiết bị điện tử và hệ thống điện thế hệ tiếp theo. Với sự tiến bộ liên tục trong quy trình sản xuất và nghiên cứu, các tấm nền này dự kiến sẽ trở nên hiệu quả về chi phí và đa năng hơn, mở đường cho một tương lai mà việc tản nhiệt không còn là yếu tố hạn chế trong thiết kế điện tử.