Dutch 
English 
Korean 
Japanese 
German 
Arabic 
Spanish 
French 
Italian 
Polish 
Czech 
Portuguese Aluminiumnitride keramiek (AIN)
Aluminiumnitride-keramiek: Eigenschappen, Toepassingen en Inzichten in Hoge Thermische Geleidbaarheid
Wat is aluminiumnitride-keramiek?
Aluminiumnitride (AlN) is een synthetische keramiek, gevormd door hoge druk toe te passen in een vacuümoven en vervolgens te sinteren onder een stikstofatmosfeer. Het wordt doorgaans vervaardigd in de vorm van platen en structurele componenten. Door zijn hexagonale wurtzietstructuur met overwegend covalente bindingen is AlN-keramiek niet-toxisch en milieuvriendelijk.
AlN-keramiek vertoont een hogere buigsterkte dan functionele keramieken zoals diëlektrische keramiek en bariumtitanaat, al is de sterkte iets lager dan die van structurele keramieken zoals zirkonia en siliciumnitride. Een belangrijk voordeel is de thermische uitzettingscoëfficiënt, die goed aansluit bij die van silicium en galliumnitride – dit maakt AlN bijzonder geschikt voor integratie in geavanceerde elektronische systemen.
De keramiek blijft sterk bij kamertemperatuur en vertoont minimale prestatieverliezen bij stijgende temperaturen. Zo behoudt heetgeperst AlN een buigsterkte van ca. 500 MPa bij 1500 °C. Dankzij zijn hoge thermische geleidbaarheid en lage uitzettingscoëfficiënt is AlN uitstekend bestand tegen snelle temperatuurschommelingen, waardoor het ideaal is voor toepassingen in warmtewisselaars, zoals in gasturbines.
De hoge thermische geleidbaarheid van AlN-keramiek
De uitzonderlijke thermische geleidbaarheid van aluminiumnitride is te danken aan een unieke fonon-gebaseerde warmtegeleidingsmechanisme. Monokristallijn AlN kan geleidbaarheden tot 319 W/m·K bereiken, terwijl gesinterde keramieken doorgaans tussen 70 en 270 W/m·K vallen. AlN-keramische substraten hebben meestal een thermische geleidbaarheid van 170 tot 190 W/m·K.
Tijdens het sinterproces bij hoge temperaturen kunnen rooster- en zuurstofdefecten ontstaan die de thermische prestaties beïnvloeden. Onderzoek toont aan dat het verlagen van het zuurstofgehalte tot onder 0,75 at.% defectvorming minimaliseert, wat leidt tot dichtere microstructuren met verbeterde warmtegeleiding.
In vergelijking met traditionele alumina-substraten (17–25 W/m·K) biedt AlN een vijf- tot tienmaal hogere thermische geleidbaarheid. Hoewel berylliumoxide (BeO) qua thermische prestaties vergelijkbaar is, vormt de toxiciteit ervan een ernstig risico: inademing van BeO-stof kan acute longontsteking of chronische berylliose veroorzaken.
Eigenschappen van aluminiumnitride-keramiek （AlN）
Fysische eigenschappen
| Eigenschappen | Eenheid | Waarde |
| Gesinterde dichtheid | g/cm³ | 3.33 |
| Kleur | gray | |
| Waterabsorptie | % | 0 |
| Kristalstructuur | Hexagonal | |
| pH | 6.3 | |
| Hardheid (@20°C) | Mohs | 7 |
| Hardheid (@20°C) | Hv | 1100 – 1200 |
| Smeltpunt | ℃ | 2200 |
Mechanische eigenschappen
| Eigenschappen | Eenheid | Waarde |
| Verhouding poissons | 0.21 | |
| Buigsterkte | MPa | 380 – 480 |
| Elasticiteitsmodulus (@20°C) | GPa | 310 |
| Afschuifmodulus | GPa | 128 |
Thermische eigenschappen
| Eigenschappen | Eenheid | Waarde |
| Thermische geleidbaarheid (@20°C) | W/m-K | 175 |
| Lineaire uitzettingscoëfficiënt (20–400°C) | 1/°C | 4.6 x 10⁻⁶ |
| CTE (20-1000°C) | 1/°C | 5.6 x 10⁻⁶ |
| Maximale gebruikstemperatuur | ℃ | 800 |
| Specifieke warmtecapaciteit | J/g-°C | 0.738 |
Elektrische eigenschappen
| Eigenschappen | Eenheid | Waarde |
| Diëlektrisch verliesindex | 0.0004（ 1e+6 Hz） | |
| Diëlektrische sterkte (@dikte 1,50 mm) | kV/mm | >= 13.3 |
| Volumeweerstand | Ω·cm | 1.00 x 10¹³ |
| Diëlektrische doorslagspanning | kV/mm | 16 |
| Diëlektrische constante (@ 20°C) | MHz | 9 |
| Bandafstand (Bandgap) | Ω·cm | 6.2 |
*De waarden vertegenwoordigen typische materiaaleigenschappen en kunnen variëren afhankelijk van de productconfiguratie en het fabricageproces,
Aarzel niet om voor meer informatie contact op te nemen met contact met ons opnemen.
Applications of Aluminum Nitride Ceramics
1. Aluminum nitride ceramics (AlN)are widely used in large-scale integrated circuits, semiconductor module circuits, and high-power devices, such as power module circuits, silicon-controlled rectifiers, high-power transistors, semiconductor lasers, high-power integrated circuits, solid-state relays, and switching power supplies.
A notable example is Aluminum Nitride Ceramic Substrates, which can replace alumina ceramic substrates to significantly enhance the performance and longevity of high-power LEDs. Studies show that this substitution can extend LED lifespan by 6,000 to 7,000 hours.
2. Containers and crucibles for the melting of metals and alloys.
3. Optical sensors.
Aluminum Nitride Ceramic Company
YI XING WEIERT CERAMICS TECHNOLOGY CO., LTD. is a professional manufacturer specializing in CNC machining of AlN ceramic components. If you are looking to purchase AlN crucibles or custom AlN ceramic components, please feel freeto contact us. Our experts are always ready to assist you.
