Uden tvivl er aluminiumnitrid et af de mest populære keramiske materialer i de senere år. Dens unikke egenskaber gør det muligt for den at udmærke sig på områder, hvor aluminiumoxid ikke længere er kompetent. Derfor cirkulerer forestillingen om, at "aluminiumnitrid vil erstatte aluminiumoxid" i industrien.
I 1856 foreslog den franske videnskabsmand Henri Sainte-Claire Deville sodavandssintringsprocessen for bauxit, hvilket markerede det første forsøg på at udvinde aluminiumoxid fra bauxit og signalerede begyndelsen på aluminiumoxidindustrien.
Anvendelsen af aluminiumoxid i den keramiske industri kom 49 år senere. I 1905 var Tyskland banebrydende for forskningen i aluminiumoxid skærende værktøjer, som også markerede udgangspunktet for hele den avancerede keramiske industri. Men på grund af den begrænsede teknologi på det tidspunkt var ydeevnen og anvendelsesområdet for aluminiumoxidkeramik ret begrænset. Efter Anden Verdenskrig begyndte landene at øge deres F&U-investeringer i avanceret keramik. Produktionsprocessen for aluminiumoxidkeramik modnes gradvist, og de blev gradvist anvendt i forskellige sektorer såsom maskiner, elektronik og rumfart. I dag er aluminiumoxidkeramik blevet den mest udbredte og mest alsidige type avanceret keramik.
Lad os nu se på aluminiumnitrid. Forskningen i aluminiumnitrid begyndte også tidligt. Det blev opdaget af F. Birgeler og A. Geuther i 1862, og i 1877 syntetiserede JW Mallet med succes aluminiumnitrid for første gang. Men i over 100 år efter fandt den ingen praktisk anvendelse og blev kun overvejet til brug som kvælstof{10}}fikseringsmiddel i gødning.
Da aluminiumnitrid er en kovalent forbindelse med en lav-selvdiffusionskoefficient og højt smeltepunkt, er det svært at sintre. Det var først i 1950'erne, at folk først med succes producerede aluminiumnitridkeramik ved at bruge dem som ildfaste materialer til smeltning af rent jern, aluminium og aluminiumslegeringer. Fra 1970'erne, efterhånden som forskningen blev uddybet, udvidede gennembrud i fremstillingsprocesserne for aluminiumnitrid kontinuerligt dets anvendelsesområde, selvom det forblev relativt begrænset. I de seneste år, med den hurtige udvikling af mikroelektronikteknologi, bevæger elektroniske enheder og komponenter sig mod miniaturisering, let vægtning, integration, høj pålidelighed og høj-effekt. Stadig mere komplekse enheder stiller højere krav til varmeafledning af substrat og emballagematerialer, hvilket gør opmærksom på aluminiumnitrid for dets høje varmeledningsevne.
I betragtning af den nuværende udviklingstendens, hvor elektroniske chips har stadig mere omfattende ydeevne og mindre overordnede dimensioner, er varmefluxtætheden, der genereres under chipdrift, også steget dramatisk. For elektroniske enheder reduceres typisk enhedens effektive levetid med 30 % til 50 % for hver stigning på 10 grader i temperaturen. Derfor er udvælgelsen af passende emballagematerialer og processer for at forbedre enheders varmeafledningsevne blevet en teknisk flaskehals i udviklingen af strømenheder.
Med hensyn til termisk ledningsevne er aluminiumoxid og aluminiumnitrid i de ovennævnte områder ikke i samme liga. Men kan aluminiumnitrid vælte aluminiumoxid?
Den termiske ledningsevnekoefficient for aluminiumoxid er kun 30 W/(m·K). Selvom det ikke er højt, er det tilstrækkeligt til applikationer med lavt-til-mellemområde-. Det er afgørende, at det er billigt og har en moden fremstillingsproces. For lav-til-middel-applikationer er det korrekt at vælge det.
Den teoretiske termiske ledningsevne af aluminiumnitrid kan nå op til 320 W/(m·K), hvilket er 8 til 10 gange højere end for aluminiumoxidkeramik. Den faktiske varmeledningsevne opnået i produktionen kan også være så høj som 200 W/(m·K). Dens høje pris betyder dog, at den primært er rettet mod de konstant nye høje-markedskrav.
Forholdet mellem aluminiumoxid og aluminiumnitrid er således ikke en simpel "erstatning", men en af komplementær sameksistens, der hver tjener sit eget formål.
Selv uden aluminiumnitrid ville aluminiumoxid kæmpe for at etablere sig på det høje-marked. Omvendt, på de lave-til-mellemmarkeder-, hvor aluminiumoxid er tilstrækkeligt, ville ingen være dum nok til at bruge det meget dyrere aluminiumnitrid. I disse domæner forbliver aluminiumoxid kongen.