Zalety i wady ceramiki AlN
Ceramika azotku glinu(ceramika AlN) jest stałym związkiem składającym się z aluminium i azotu. Posiada unikalne właściwości, które czynią go niezwykle cennym w różnych zastosowaniach high-tech, szczególnie w
optoelektronika, półprzewodniki i obudowy elektroniczne.
Zalety ceramiki AlN
1.Wysoka przewodność cieplna AlN
Wśród ceramiki technicznej ceramika azotku glinu wykazuje jedną z najwyższych przewodności cieplnych, zwykle w zakresie od 100 W/(m·K) do 200 W/(m·K). Wartość ta jest 10 do 15 razy wyższa niż tlenku glinu (Al₂O₃) w temperaturze pokojowej. Ze względu na swoje doskonałe właściwości rozpraszania ciepła ceramika AlN jest szeroko stosowana w podłożach półprzewodnikowych i opakowaniach elektronicznych, zapewniając wydajne zarządzanie termiczne w zastosowaniach mikroelektronicznych.
2. Wysoka rezystywność objętościowa
Atomy glinu i azotu w ceramice AlN tworzą silne wiązanie kowalencyjne, co skutkuje stabilną strukturą krystaliczną. Ta stabilność strukturalna ogranicza swobodny ruch elektronów, co prowadzi do wysokiej rezystywności objętościowej, zwykle około 10¹⁴ Ω·cm. Ze względu na doskonałą izolację elektryczną ceramika azotku glinu jest idealnym materiałem do zastosowań elektronicznych i energetycznych, oferującym doskonałe parametry dielektryczne.
3.Wysoka wytrzymałość dielektryczna
W porównaniu do innych powszechnych materiałów izolacyjnych, takich jak kwarc i tradycyjna ceramika, ceramika azotku glinu ma znacznie wyższą wytrzymałość dielektryczną. Jest to przypisywane jej szerokiej przerwie energetycznej i wysokiej wytrzymałości pola przebicia, co czyni ją doskonałym materiałem do urządzeń elektronicznych wysokiego napięcia i wysokiej częstotliwości.
4. Niski współczynnik rozszerzalności cieplnej
Ceramika AlN ma niski współczynnik rozszerzalności cieplnej wynoszący około 4,6 × 10⁻⁶/°C, co zapewnia doskonałą stabilność wymiarową. Ponadto jej współczynnik rozszerzalności cieplnej ściśle odpowiada współczynnikowi krzemu, co czyni ją idealnym wyborem do precyzyjnie kontrolowanych środowisk, w tym półprzewodników, urządzeń optycznych i zastosowań wysokotemperaturowych.
Wady ceramiki AlN
1. Wrażliwość na hydrolizę
Jedną z głównych wad ceramiki AlN jest jej tendencja do hydrolizy po wystawieniu na działanie wody. Wiązania Al-N w azotku glinu są stosunkowo słabe i mogą zostać zaatakowane przez cząsteczki wody, co prowadzi do powstania wodorotlenku glinu i gazu amoniakowego. Ta reakcja osłabia stabilność ceramiki AlN w wilgotnym środowisku, co potencjalnie wpływa na niezawodność systemu elektronicznego.
2. Kruchość
Mimo doskonałych właściwości termicznych i elektrycznych, ceramika azotku glinu charakteryzuje się niską wytrzymałością na pękanie, co sprawia, że jest podatna na odpryskiwanie i pękanie pod wpływem uderzeń lub naprężeń mechanicznych.
3. Wysoki koszt
Wysoki koszt ceramiki azotku glinu jest kolejnym znaczącym ograniczeniem. Cena surowca pozostaje wysoka, a jego obróbka jest skomplikowana i czasochłonna ze względu na wysoką twardość i odporność na zużycie materiału. Czynniki te przyczyniają się do wzrostu kosztów produkcji, ograniczając szerokie zastosowanie ceramiki AlN.
