Nitruro de aluminio ( AlN ) es un nuevo tipo de material cerámico con excelentes propiedades integrales. Tiene una excelente conductividad térmica, aislamiento eléctrico confiable, baja constante dieléctrica y pérdida dieléctrica, no toxicidad y coeficiente de expansión térmica que se corresponden con el silicio. Las excelentes características de la serie se consideran materiales ideales para una nueva generación de sustratos semiconductores de alta concentración y paquetes de dispositivos electrónicos, y han recibido una gran atención por parte de los investigadores nacionales y extranjeros. En teoría, la conductividad térmica de AlN es 320W / (m), industrial. La conductividad térmica del nitruro de aluminio policristalino realmente preparado también puede alcanzar 100 ~ 250W / (m), que es de 5 a 10 veces la conductividad térmica del El sustrato tradicional es la alúmina, que está cerca de la conductividad térmica del óxido de cerio. Tasa, pero debido a la alta toxicidad del óxido de cerio, se detiene gradualmente en la producción industrial. En comparación con otros materiales cerámicos, las cerámicas de nitruro de aluminio tienen excelentes propiedades integrales y son muy adecuadas para sustratos semiconductores y materiales de embalaje estructural. El potencial de aplicación en la industria electrónica es enorme.

La alta resistividad, alta conductividad térmica y baja constante dieléctrica son los requisitos más básicos para circuitos integrados para sustratos de paquetes. El sustrato del paquete también debe tener una buena adaptación térmica, fácil moldeo, alta planitud de la superficie, fácil metalización, fácil procesamiento, bajo costo y ciertas propiedades mecánicas. La mayoría de las cerámicas son materiales extremadamente iónicos o covalentemente unidos, tienen excelentes propiedades generales, se usan comúnmente en envases electrónicos, tienen altas propiedades de aislamiento y excelentes características de alta frecuencia, mientras que el coeficiente de expansión lineal y los electrones. Los componentes son muy similares, las propiedades químicas son muy estables y la conductividad térmica es alta. Durante mucho tiempo, los materiales de sustrato de la mayoría de los circuitos integrados híbridos de alta potencia han estado utilizando las cerámicas A1203 y BeO, pero la conductividad térmica del sustrato A1203 es baja, y el coeficiente de expansión térmica no coincide bien con el Si. Aunque BeO tiene un excelente rendimiento integral, es más alto. El costo de producción y las deficiencias de los altamente tóxicos han limitado su promoción de aplicaciones. Por lo tanto, teniendo en cuenta los factores de rendimiento, costo y protección del medio ambiente, los dos no pueden satisfacer plenamente las necesidades del desarrollo de dispositivos electrónicos de potencia modernos.

Los materiales electrónicos de película delgada son la base de la tecnología microelectrónica y la tecnología optoelectrónica, por lo que la investigación sobre varios nuevos materiales electrónicos de película delgada se ha convertido en un punto caliente de muchos investigadores. AlN fue descubierta en la década de 1860 como un material de película electrónica y tiene una amplia gama de aplicaciones. En los últimos años, los materiales semiconductores de banda ancha y los dispositivos electrónicos representados por nitruros del Grupo III se han desarrollado rápidamente, y se denominan la tercera generación después del semiconductor de primera generación representado por Si y el semiconductor de segunda generación representado por GaAs. semiconductor. Como un nitruro de IIIA típico, A1N ha recibido cada vez más atención de los investigadores en el país y en el extranjero. En la actualidad, los países están compitiendo para invertir una gran cantidad de recursos humanos y materiales en la investigación de la película de AlN. Debido a su excelente rendimiento, A1N tiene un ancho de banda amplio, una fuerte polarización y un ancho de banda prohibido de 6.2 eV, lo que lo hace adecuado para componentes mecánicos, microelectrónicos, ópticos y electrónicos, fabricación de dispositivos de ondas acústicas de superficie (SAW), banda ancha de alta frecuencia comunicación. Y los dispositivos de semiconductores de potencia y otros campos tienen amplias perspectivas de aplicación. El excelente rendimiento de AlN determina sus diversas aplicaciones. Como película piezoeléctrica, ha sido ampliamente utilizada. Como paquete, aislamiento dieléctrico y material aislante para dispositivos electrónicos y circuitos integrados, tiene importantes perspectivas de aplicación; Como luz azul y ultravioleta emite luz. También es un hotspot de investigación actual.

En la actualidad, para mejorar la vulnerabilidad de los materiales cerámicos, se han realizado muchas investigaciones. El método de formación de la cerámica multifase mediante la adición de la segunda fase y las partículas de la tercera fase también se convierte en un medio para mejorar la tenacidad del material cerámico. Comparado con el método de agregar bigotes y fibras, el método tiene las características de bajo costo y fácil preparación. Los materiales de carburo de silicio se han utilizado ampliamente en aplicaciones mecánicas, químicas, energéticas y militares debido a su alta dureza, resistencia a altas temperaturas, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión y baja densidad. Sin embargo, debido a su baja resistencia a la temperatura ambiente y su tenacidad insuficiente, su aplicación es limitada. Con el fin de mejorar la resistencia y la tenacidad de los materiales cerámicos de SiC, se han logrado algunos logros mediante el uso del método de adición de fortalecimiento de la dispersión de la fase metálica utilizando las partículas de la segunda fase. Por ejemplo, SiC / TiC, Sic / Al203 y SiC / TiB2.

El nitruro de aluminio (AlN) tiene una alta conductividad térmica (la conductividad térmica teórica es de 320W / (m • K) y el valor real es de hasta 260W / (m • K), que es de 10 a 15 veces mayor que la de las cerámicas de alúmina). Constante dieléctrica relativa baja (aprox. 8.8), aislamiento eléctrico confiable (resistividad & gt; 1016Q • m-1), resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión, no toxicidad, buenas propiedades mecánicas y coeficiente de expansión térmica combinados con silicio (una serie de excelentes propiedades tales como 20 ° C ~ 500 ° C, 4.6 × 10-6K -1), cada vez más utilizadas en muchos campos de alta tecnología, muchos de los cuales requieren AlN como forma y micro-piezas, pero molduras tradicionales y la isostática el proceso de prensado no puede producir piezas cerámicas con formas complejas, y la tenacidad inherente de los materiales cerámicos de AlN es baja, frágil y difícil de procesar, lo que dificulta la preparación de cerámicas de AlN de forma compleja mediante métodos de mecanizado convencionales. Partes. Con el fin de aprovechar al máximo las ventajas de rendimiento de AlN, ampliar su gama de aplicaciones y resolver el complejo problema de la tecnología de conformado de las cerámicas de AlN es una parte muy importante.