بدون شک نیترید آلومینیوم یکی از محبوب ترین مواد سرامیکی در سال های اخیر است. خواص منحصر به فرد آن به آن اجازه می دهد تا در زمینه هایی که اکسید آلومینیوم دیگر توانایی ندارد، برتر باشد. در نتیجه، این تصور که "نیترید آلومینیوم جایگزین اکسید آلومینیوم خواهد شد" در صنعت رایج است.
در سال 1856، دانشمند فرانسوی، هنری سنت-کلر دیویل، فرآیند تف جوشی سودا را برای بوکسیت پیشنهاد کرد، که اولین تلاش برای استخراج اکسید آلومینیوم از بوکسیت بود و نشان دهنده آغاز صنعت اکسید آلومینیوم بود.
کاربرد اکسید آلومینیوم در صنعت سرامیک 49 سال بعد اتفاق افتاد. در سال 1905، آلمان پیشگام تحقیق در مورد ابزارهای برش اکسید آلومینیوم بود، که همچنین نقطه شروع کل صنعت سرامیک پیشرفته را نشان داد. با این حال، به دلیل فناوری محدود در آن زمان، عملکرد و محدوده کاربرد سرامیکهای اکسید آلومینیوم کاملاً محدود بود. پس از جنگ جهانی دوم، کشورها شروع به افزایش سرمایه گذاری تحقیق و توسعه خود در سرامیک های پیشرفته کردند. روند تولید سرامیک های اکسید آلومینیوم به تدریج رشد کرد و به تدریج در بخش های مختلف مانند ماشین آلات، الکترونیک و هوافضا به کار رفت. امروزه سرامیک های اکسید آلومینیوم به پرکاربردترین و پرکاربردترین نوع سرامیک پیشرفته تبدیل شده اند.
حالا بیایید نیترید آلومینیوم را بررسی کنیم. تحقیقات روی نیترید آلومینیوم نیز زود آغاز شد. این ماده توسط F. Birgeler و A. Geuther در سال 1862 کشف شد و در سال 1877، JW Mallet برای اولین بار با موفقیت نیترید آلومینیوم را سنتز کرد. با این حال، برای بیش از 100 سال پس از آن، هیچ کاربرد عملی پیدا نکرد و فقط برای استفاده به عنوان یک عامل تثبیت کننده نیتروژن در کودها در نظر گرفته شد.
به دلیل اینکه نیترید آلومینیوم یک ترکیب کووالانسی با ضریب انتشار پایین و نقطه ذوب بالا است، تف جوشی دشوار است. در دهه 1950 بود که مردم برای اولین بار سرامیک نیترید آلومینیوم را با موفقیت تولید کردند و از آنها به عنوان مواد نسوز برای ذوب آهن خالص، آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم استفاده کردند. با شروع در دهه 1970، با عمیق تر شدن تحقیقات، پیشرفت ها در فرآیندهای آماده سازی نیترید آلومینیوم به طور مداوم دامنه کاربرد آن را گسترش داد، اگرچه نسبتاً محدود باقی ماند. در سالهای اخیر، با توسعه سریع فناوری میکروالکترونیک، دستگاهها و قطعات الکترونیکی به سمت کوچکسازی، وزن سبک، یکپارچهسازی، قابلیت اطمینان بالا و توان خروجی{{6} بالا حرکت میکنند. دستگاههای پیچیده به طور فزایندهای، تقاضاهای بالاتری را بر اتلاف گرمای زیرلایه و مواد بستهبندی تحمیل میکنند و توجه قابل توجهی را به نیترید آلومینیوم به دلیل رسانایی حرارتی بالای آن جلب میکنند.
با توجه به روند توسعه فعلی که در آن تراشههای الکترونیکی دارای عملکرد جامعتر و ابعاد کلی کوچکتر هستند، چگالی شار حرارتی تولید شده در طول عملیات تراشه نیز بهطور چشمگیری افزایش یافته است. برای دستگاه های الکترونیکی، به طور معمول، به ازای هر 10 درجه افزایش دما، طول عمر موثر دستگاه 30 تا 50 درصد کاهش می یابد. بنابراین، انتخاب مواد و فرآیندهای بسته بندی مناسب برای افزایش قابلیت اتلاف حرارت دستگاه ها به یک گلوگاه فنی در توسعه دستگاه های قدرت تبدیل شده است.
از نظر هدایت حرارتی، در زمینه های ذکر شده در بالا، اکسید آلومینیوم و نیترید آلومینیوم در یک لیگ نیستند. اما آیا نیترید آلومینیوم می تواند اکسید آلومینیوم را از بین ببرد؟
ضریب هدایت حرارتی اکسید آلومینیوم تنها 30 W/(m·K) است. اگرچه زیاد نیست، اما برای برنامه های کاربردی-تا-متوسط- کافی است. مهمتر از همه، ارزان است و فرآیند تولید بالغ دارد. برای برنامه های کاربردی-تا{8}}میانگین-، انتخاب آن صحیح است.
هدایت حرارتی نیترید آلومینیوم می تواند تا 320 W/(m·K) برسد که 8 تا 10 برابر سرامیک های اکسید آلومینیوم است. هدایت حرارتی واقعی به دست آمده در تولید نیز می تواند تا 200 W/(m·K) باشد. با این حال، قیمت بالای آن به این معنی است که در وهله اول تقاضاهای بالا{6}بالا در حال ظهور را هدف قرار می دهد.
بنابراین، رابطه بین اکسید آلومینیوم و نیترید آلومینیوم یک "جایگزینی" ساده نیست، بلکه یک همزیستی مکمل است که هر کدام هدف خاص خود را انجام می دهد.
حتی بدون نیترید آلومینیوم، اکسید آلومینیوم برای تثبیت خود در بازار{0}بالا تلاش میکند. برعکس، در بازارهای-تا-متوسط-که اکسید آلومینیوم کافی است، هیچکس آنقدر احمق نخواهد بود که از نیترید آلومینیوم بسیار گرانتر استفاده کند. در این حوزه ها، اکسید آلومینیوم همچنان پادشاه باقی می ماند.