Podłoża ceramiczne azotku aluminium mają wyjątkowo wysoką przewodność cieplną, wysoką szybkość izolacji elektrycznej i właściwości rozszerzania cieplnego podobne do materiałów półprzewodnikowych, takich jak płytki krzemowe. Są one szeroko stosowane w branży opakowań elektronicznych.
Liderem rynku w proszku surowców z azotku aluminiowego jest Tokuyama Corporation of Japan. Ma roczną wydajność 840 ton aluminiowego azotku proszku i stanowi około 75% globalnego udziału w rynku. Tokuyama wykorzystuje głównie metodę redukcji gaźnika do produkcji i przygotowywania proszku o wysokiej walce elektronicznej azotku aluminiowego.
Zaletą metody redukcji gaźnika jest to, że może ona wykorzystywać szeroki zakres surowców (AL2O3) i jednocześnie osiągnąć stabilną kontrolę procesu. Zasada procesu metody redukcji gaźnika jest następująca: gdy jednolicie wymieszane Al2O3 i C są ogrzewane w atmosferze N2, AL2O3 jest najpierw zmniejszony, a następnie wynikowy produkt Al reaguje z N2 w celu wygenerowania ALN. Jego wzorem reakcji chemicznej wynosi Al2O3 (s) + 3c (s) + n2 (g) → 2Aln (s) + 3co (g). Ta metoda ma prosty proces, wysoką czystość proszku, mały rozmiar cząstek i jednolity rozkład. Jednak czas syntezy jest długi, temperatura azotowania jest stosunkowo wysoka, a po reakcji należy usunąć nadmierny węgiel. Jeśli usuwanie węgla nie jest dokładne, a resztkowa zawartość węgla w aluminiowym azotku proszku jest zbyt wysoka, będzie miało duży wpływ na wydajność proszku. Proszek z klasy H Tokuyamy może kontrolować resztkową zawartość węgla na ≤ 280 ppm, a proszek Grade G może kontrolować go jako ≤ 200 ppm.
Nadmierna zawartość węgla resztkowego ma następujący główny wpływ na substraty ceramiczne azotku glinu:
Wpływ na proces spiekania: Podczas procesu spiekania ceramiki azotku aluminium resztkowa zawartość węgla wpłynie na stopień zagęszczenia i mikrostrukturę spiekanego ciała. Zbyt wysoka zawartość węgla resztkowego może prowadzić do pojawienia się otworów lub pęknięć w spiekanym ciele, zmniejszając w ten sposób właściwości mechaniczne i stabilność termiczną materiału.
Wpływ na przewodność cieplną: istnienie resztkowej zawartości węgla będzie bezpośrednio wpływać na przewodność cieplną ceramiki azotku aluminium. Ponieważ przewodność cieplna węgla jest znacznie niższa niż w azotku aluminium, wzrost zawartości węgla resztkowego doprowadzi do zmniejszenia ogólnej przewodności cieplnej ceramiki azotku aluminium.
Wpływ na właściwości mechaniczne: resztkowa zawartość węgla wpłynie również na właściwości mechaniczne ceramiki azotku aluminium, takie jak wytrzymałość na zginanie i wytrzymałość pęknięć. Badania eksperymentalne wykazały, że wraz ze spadkiem temperatury wytrzymałość na zginanie i wytrzymałość złamania ceramiki azotku aluminium zawierającej odpowiednią ilość resztkowego węgla w pewnym stopniu wzrośnie. Jeśli jednak resztkowa zawartość węgla jest zbyt wysoka, może prowadzić do stężenia naprężenia wewnątrz materiału, a następnie zmniejszyć jego właściwości mechaniczne.
Wpływ na właściwości elektryczne: W przypadku pól zastosowań wymagających wysokiej izolacji elektrycznej istnienie resztkowej zawartości węgla może zmniejszyć wydajność izolacji elektrycznej ceramiki azotku aluminium. Ponieważ sam węgiel jest materiałem przewodzącym, zbyt wysoka zawartość węgla resztkowego zwiększy przewodność elektryczną materiału, wpływając w ten sposób jego zastosowanie w polu elektronicznym.
