Aluminiumnitrid (AlN)används i stor utsträckning inom kraftelektronik, EV-system och AI-datorer på grund av dess utmärkta värmeledningsförmåga.
Jämfört med de flesta keramer såsom aluminiumoxid (Al2O3), visar AlN mycket bättre värmeavledningsprestanda. Detta kommer främst från dess kristallstruktur, fonontransportbeteende och materialrenhet.
1. Kristallstruktur möjliggör effektiv värmeöverföring
AlN har en hexagonal wurtzitkristallstruktur med stark kovalent bindning mellan aluminium- och kväveatomer.
Denna ordnade struktur gör att värme kan överföras genom fononer (gittervibrationer) med mindre spridning.
Jämfört med aluminium har AlN ett enklare och stabilare galler, vilket hjälper värmen att röra sig mer effektivt.
Dessutom är aluminium och kväve lätta atomer, vilket förbättrar vibrationskonsistensen och minskar energiförlusten vid värmeöverföring.
AlN-enkristaller med hög-renhet kan nå värmeledningsförmåga upp till ~320 W/m·K.
2. Syreföroreningar påverkar starkt prestandan
Syrekontamination är en av huvudfaktorerna som minskar värmeledningsförmågan i AlN.
Under bearbetningen kan syre komma in i kristallen och skapa defekter som:
lediga platser i aluminium
sekundära faser vid korngränserna
Dessa defekter ökar fononspridningen och minskar värmeöverföringseffektiviteten.
High-AlN-pulver kontrollerar syrehalten under 0,5 %, vilket är avgörande för hög termisk prestanda.
Sintringstillsatser som sällsynta-jordartsmetaller används för att förbättra förtätningen, men måste kontrolleras noggrant för att undvika glasfaser med låg-ledningsförmåga.
3. Densitet och korngränser spelar roll
Även med pulver med hög-renhet beror den slutliga prestandan på sintringskvaliteten.
Nyckelfaktorer:
Låg porositet
Luftfickor blockerar värmeflödet
High-quality AlN requires >99,5 % densitet
Rengör korngränser
Tunna och enhetliga gränser förbättrar värmeöverföringen
Föroreningar vid korngränserna minskar konduktiviteten
Bra mikrostruktur säkerställer jämnt värmeflöde över hela den keramiska kroppen.
💡 Processing Challenge och Laser Solution
AlN är både mycket värmeledande och mycket spröd, vilket gör det svårt att bearbeta med traditionella verktyg.
Mekanisk bearbetning orsakar ofta:
kantflisning
mikro-sprickor
inre belastningsskada
Eftersom värme sprids snabbt inuti AlN leder mekanisk kontakt lätt till sprickbildning.
Laserbearbetning av YCLaser
För att lösa dessa problem,Yuchang Laser (YCLASER)tillhandahåller precisionslaserskärning och ritsningssystem för avancerad keramik som AlN.
Vi stödjer:
--provtestning
--CAD-baserad bearbetning
--48-timmars snabb handläggning
Våra laserlösningar används i stor utsträckning inom halvledar-, kraftelektronik- och avancerad keramisk industri.
👉Kontakta YCLASER för effektiva och stabila AlN-laserbehandlingslösningar.
👉 Laserskärningsvideo: Video - Wuhan Yuchang Laser Technology Co., Ltd.
