Grâce à ses performances supérieures à celles des substrats traditionnels en Al₂O₃ et BeO, la céramique de nitrure d'aluminium (AlN), caractérisée par une conductivité thermique élevée (275 W/m▪K pour un monocristal et entre 70 et 210 W/m▪K pour un polycristal), une faible constante diélectrique, un coefficient de dilatation thermique comparable à celui du silicium monocristallin et d'excellentes propriétés d'isolation électrique, est un matériau idéal pour les substrats et les boîtiers de circuits dans l'industrie microélectronique. Ses excellentes propriétés mécaniques, thermiques et sa stabilité chimique à haute température en font également un matériau de choix pour les composants céramiques structuraux haute température.
La densité théorique de l'AlN est de 3,26 g/cm³, sa dureté Mohs est de 7 à 8, sa résistivité à température ambiante est supérieure à 10¹⁶ Ω·m et son coefficient de dilatation thermique est de 3,5 × 10⁻⁶/°C (à une température ambiante de 200 °C). Les céramiques d'AlN pures sont incolores et transparentes, mais peuvent présenter diverses teintes, comme le gris, le blanc grisâtre ou le jaune clair, en raison des impuretés.
Outre leur conductivité thermique élevée, les céramiques AlN présentent également les avantages suivants :
1. Bonne isolation électrique ;
2. Coefficient de dilatation thermique similaire à celui du monocristal de silicium, supérieur à celui de matériaux comme Al2O3 et BeO ;
3. Résistance mécanique élevée et résistance à la flexion similaire à celle des céramiques Al2O3 ;
4. Constante diélectrique et pertes diélectriques modérées ;
5. Comparée à BeO, la conductivité thermique des céramiques AlN est moins affectée par la température, en particulier au-dessus de 200℃ ;
6. Résistance aux hautes températures et à la corrosion ;
7. Non toxique ;
8. S'appliquer à l'industrie des semi-conducteurs, à l'industrie chimique et métallurgique et à d'autres domaines industriels.
Date de publication : 14 juillet 2023