Keramika od aluminij-nitrid-a ima prednosti visoke toplinske vodljivosti, dobre električne izolacije i dielektričnih svojstava u okruženju s visokom temperaturom, visoke čvrstoće materijala na visokim temperaturama, niskog koeficijenta toplinskog širenja koji se podudara s poluvodičkim silicijskim materijalima, netoksičnim, itd. idealan materijal za odvođenje topline za keramičke podloge i elektroničko pakiranje. Jezgra i ključni indeks izvedbe aluminijske nitridne keramike je visoka toplinska vodljivost. Iako toplotna vodljivost aluminijevog nitrida u teoriji može doseći 320 W / (m · K), toplinsku vodljivost stvarnih proizvoda uzrokuju nečistoće i nedostaci u aluminijevom nitridu. Stopa je manja od 200 W / (m · K). Glavni čimbenici koji utječu na toplinsku vodljivost keramike od aluminij nitrida su sadržaj kisika u kristalnoj rešetki, gustoća, mikrostruktura i čistoća praha. Slijedi uvod u nekoliko glavnih čimbenika.
1. Sadržaj kisika i nečistoće
Za keramiku aluminij-nitrid-a, zbog snažnog afiniteta za kisik, nečistoće kisika lako se difundiraju u AlN-rešetku tijekom procesa sinterovanja, što je izravno povezano s raznim oštećenjima i glavni je izvor utjecaja na toplinsku vodljivost aluminij-nitrida . U raspršivanju fononskih defekata glavna uloga je prisutnost nečistoće kisika i glinice. Budući da se aluminijev nitrid lako hidrolizira i oksidira, na površini nastaje film aluminijevog oksida, a aluminijev oksid se otapa u kristalnoj rešetki aluminijevog nitrida. Neka kristalna rešetka aluminij-nitrida djeluje anharmonijski, utječe na raspršivanje fonona, tako da je toplinska vodljivost keramike od aluminij-nitrida oštro smanjena.
2. Gustoća
Prema toplinskoj vodljivosti aluminij-nitrida, velik broj pora u uzorcima male gustoće utjecati će na raspršivanje fonona, smanjiti njihov srednji slobodni put i time smanjiti toplinsku vodljivost keramike aluminij-nitrida. Istodobno, mehanička svojstva uzoraka male gustoće možda neće udovoljavati zahtjevima srodnih primjena. Stoga je velika gustoća preduvjet da keramika od aluminij-nitrid-a ima visoku toplinsku vodljivost.
3. Mikrostruktura
Mikrostruktura aluminijeve nitridne keramike ima jedno-na-jedno podudaranje sa svojim termodinamičkim svojstvima. Mikrostruktura uključuje veličinu zrna, morfologiju te sadržaj i distribuciju druge faze granice zrna. Stvarna keramika iz aluminijevog nitrida je višefazna polikristalna, koja se uglavnom sastoji od kristalne faze aluminijevog nitrida, aluminatne druge faze (granica zrna) i pora i drugih nedostataka. Uz proučavanje defekata rešetke aluminij-nitrida, mnogi su ljudi proučavali i kristalna zrna, morfologiju granica zrna, sastav, prirodu, sadržaj i raspodjelu faze granica zrna aluminij-nitrida i njihov odnos s toplinskom vodljivošću. Nakon opsežnih istraživanja, općenito se vjeruje da raspodjela aluminatne druge faze ima najvažniji utjecaj na toplinsku vodljivost.
