¿Qué es el Nitruro de Aluminio?
El nitruro de aluminio es un nitruro de aluminio, un compuesto inorgánico cristalino incoloro o gris.
También conocido como nitruro de aluminio, es un material con baja conductividad electrónica pero alta conductividad térmica. Entre los nitruros, es el más estable frente a la oxidación.
Aplicaciones de Nitruro de Aluminio
El nitruro de aluminio tiene propiedades como excelente conductividad térmica, aislamiento eléctrico y expansión térmica similar a la de varios semiconductores.
Las aplicaciones específicas incluyen sustratos de módulos de transistores de potencia, sustratos de montaje de LED y paquetes de circuitos integrados. Otros usos incluyen piezas de grabador de plasma, piezas de plato de obleas, plantillas de sujeción de obleas paso a paso, obleas ficticias y placas de remojo de calentadores.
El nitruro de aluminio también se usa como relleno y, cuando se mezcla con varios materiales de resina, tiene el efecto de mejorar el rendimiento de la resina. Por ejemplo, al mezclar polvo fino de nitruro de aluminio con varias resinas, como resina epoxi, resina de silicona y resina BT, es posible impartir propiedades de relleno, fluidez y alta disipación de calor.
Propiedades del Nitruro de Aluminio
El nitruro de aluminio tiene la fórmula molecular AlN y es un sólido cristalino incoloro o gris con un peso molecular de 40,99. Tiene una gravedad específica de 3,3, no se funde a presión normal y se descompone a 2150 °C. Químicamente, es una sustancia muy estable, y el cuerpo sinterizado no se disuelve en ácidos y bases generales como el ácido clorhídrico, el ácido sulfúrico y el ácido nítrico. Sin embargo, el nitruro de aluminio en polvo reacciona fácilmente con el agua del aire para producir hidróxido de aluminio y amoníaco (AlN +3H2O → Al(OH)3 + NH3).
Se descompone rápidamente, especialmente en soluciones acuosas con pH alto. Por esta razón, es importante almacenar el polvo en gas nitrógeno de alta pureza o en aire seco. El nitruro de aluminio en polvo está sujeto a hidrólisis, pero los compactos sinterizados sinterizados a 1700 °C o más para moldeo no se hidrolizan y tienen una alta resistencia química.
Un compacto sinterizado se fabrica mezclando polvo de nitruro de aluminio con un aglutinante, plastificante, etc. para formar una goma, darle la forma deseada y sinterizarlo a alta temperatura. El nitruro de aluminio es una sustancia con alta conductividad térmica, emisividad térmica y alta uniformidad de calor.
La conductividad térmica a temperatura ambiente es de 70 a 200 W/m·K, que es de 2 a 15 veces mayor que la de la alúmina (Al2O3). Su coeficiente de expansión térmica es tan bajo como el del silicio, y también se caracteriza por su resistencia a la deformación térmica. Debido a que no se deforma fácilmente debido al calor, tiene una mayor resistencia al choque térmico que otras cerámicas.
Otra Información sobre el Nitruro de Aluminio
Método para Producir Nitruro de Aluminio
Hay tres métodos para fabricar nitruro de aluminio: uno a partir de óxido de aluminio, otro a partir de aluminio y otro a partir de cloruro de aluminio.
1. Cómo Hacer con Óxido de Aluminio
Se obtiene haciendo reaccionar una mezcla de bauxita (un mineral con un alto contenido en óxido de aluminio) y coque en nitrógeno a 1.700°C y alta presión.
Al2O3 + 3C + N2 → 2AlN + 3CO
2. Reacción Directa de Polvo de Aluminio y Nitrógeno.
Cuando el polvo de aluminio se calienta en una atmósfera de nitrógeno, la reacción de nitruración comienza alrededor de los 600 °C. Aumente gradualmente la temperatura a 800-1000°C hasta que se complete la reacción. El polvo de aluminio funde a 600°C y comienza a aglomerarse, reduciendo el área de contacto con el nitrógeno, por lo que es necesario realizar la reacción de nitruración evitando la aglomeración.
2Al + N2 → 2AlN
3. Reacción de Cloruro de Aluminio con Amoníaco
El nitruro de aluminio se puede obtener haciendo reaccionar cloruro de aluminio con amoníaco a 1200-1500 °C. Este método se utiliza cuando se forman películas delgadas de nitruro de aluminio a pequeña escala.
AlCl3 + NH3 → AlN + 3HCl