Isolant électrique à haute conductivité thermique. L'AlN approche le transfert thermique des métaux tout en restant diélectrique — le choix de référence pour les substrats d'électronique de puissance.
Utilisé pour : substrats d'électronique de puissance · diffuseurs thermiques · modules IGBT · supports LED · manutention semi-conducteurs · buses pour métaux fondus
Le nitrure d’aluminium est une céramique covalente hexagonale présentant une combinaison rare de propriétés — haute conductivité thermique (typiquement 170–220 W/m·K, un ordre de grandeur au-dessus de l’alumine), haute résistivité électrique et coefficient de dilatation thermique étroitement adapté au silicium. C’est le substrat céramique standard pour l’électronique de puissance.
La conductivité thermique de l’AlN approche celle des métaux tandis que sa rigidité diélectrique reste dans la gamme du kV/mm. Le CTE de ~4,5 × 10⁻⁶/K est bien adapté au silicium et à de nombreux matériaux d’emballage semi-conducteur, minimisant la fatigue thermique cyclique. Non toxique, contrairement à l’oxyde de béryllium.
Avant l’AlN, l’oxyde de béryllium (BeO) était la seule céramique combinant conductivité thermique de niveau métallique et isolation électrique, mais la poussière de BeO est hautement toxique. L’AlN égale ou dépasse les performances du BeO pour la plupart des substrats sans risque sanitaire — et domine désormais les modules IGBT et supports LED haute puissance.
Substrats et diffuseurs thermiques dans les modules IGBT, amplificateurs RF de puissance, supports de diodes laser et LED haute brillance. Également utilisé en mandrins de manutention de wafers, nacelles d’évaporation et certaines applications au contact de métaux fondus.
| Grade | Pureté | Temp. max | Densité | Dureté | Usage typique | Produits |
|---|---|---|---|---|---|---|
| AlN — standard | ~98% | 1400 °C inert | 3.3 | 1200 HV | General-purpose substrate, ~170 W/m·K | → Find products |
| AlN — high TC | ~99% (low O₂) | 1400 °C inert | 3.3 | 1200 HV | Premium thermal-management substrate, ~220 W/m·K | → Find products |
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La conductivité thermique de l’AlN est environ 8 à 10× supérieure à celle de l’alumine 96 %, et sa rigidité diélectrique et son CTE sont également bien adaptés aux substrats de semi-conducteurs de puissance. Lorsque la dissipation thermique gouverne, l’AlN s’impose ; pour les pièces moins sollicitées thermiquement, l’alumine reste moins chère.
L’AlN s’hydrolyse lentement en milieu humide, formant une fine couche d’hydroxyde d’aluminium en surface qui libère des traces d’ammoniac. Pour la plupart des applications électroniques encapsulées, c’est négligeable ; les dispositifs scellés ne sont pas affectés.
L’AlN forme une couche protectrice d’alumine dans l’air jusqu’à ~700 °C. Pour un service oxydant plus chaud, à spécifier avec nous — les plafonds dépendent de la nuance, de la géométrie et de l’atmosphère.
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