氮化鋁（AlN）是一種綜合性能優(yōu)良新型陶瓷材料，具有優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性，可靠的電絕緣性，低的介電常數(shù)和介電損耗，無(wú)毒以及與硅相匹配的熱膨脹系數(shù)等一系列優(yōu)良特性，被認(rèn)為是新一代高集程度半導(dǎo)體基片和電子器件封裝的理想材料，受到了國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛重視.在理論上，AlN的熱導(dǎo)率為320W/(m)，工業(yè)上實(shí)際制備的多晶氮化鋁的熱導(dǎo)率也可達(dá)100~250W/(m)，該數(shù)值是傳統(tǒng)基片材料氧化鋁熱導(dǎo)率的5倍~10倍,接近于氧化鈹?shù)臒釋?dǎo)率，但由于氧化鈹有劇毒,在工業(yè)生產(chǎn)中逐漸被停止使用。與其它幾種陶瓷材料相比較，氮化鋁陶瓷綜合性能優(yōu)良，非常適用于半導(dǎo)體基片和結(jié)構(gòu)封裝材料，在電子工業(yè)中的應(yīng)用潛力非常巨大。

　　高電阻率、高熱導(dǎo)率和低介電常數(shù)是集成電路對(duì)封裝用基片的最基本要求。封裝用基片還應(yīng)與硅片具有良好的熱匹配、易成型、高表面平整度、易金屬化、易加工、低成本等特點(diǎn)和一定的力學(xué)性能。大多數(shù)陶瓷是離子鍵或共價(jià)鍵極強(qiáng)的材料，具有優(yōu)異的綜合性能，是電子封裝中常用的基片材料，具有較高的絕緣性能和優(yōu)異的高頻特性，同時(shí)線膨脹系數(shù)與電子元器件非常相近，化學(xué)性能非常穩(wěn)定且熱導(dǎo)率高。長(zhǎng)期以來(lái)，絕大多數(shù)大功率混合集成電路的基板材料一直沿用A1203和BeO陶瓷，但A1203基板的熱導(dǎo)率低，熱膨脹系數(shù)和Si不太匹配；BeO雖然具有優(yōu)良的綜合性能，但其較高的生產(chǎn)成本和劇毒的缺點(diǎn)限制了它的應(yīng)用推廣。因此，從性能、成本和環(huán)保等因素考慮，二者已不能完全滿足現(xiàn)代電子功率器件發(fā)展的需要。

　　電子薄膜材料是微電子技術(shù)和光電子技術(shù)的基礎(chǔ)，因而對(duì)各種新型電子薄膜材料的研究成為眾多科研工作者的關(guān)注熱點(diǎn)。AlN于19世紀(jì)60年代被人們發(fā)現(xiàn)，可作為電子薄膜材料，并具有廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，以ⅢA族氮化物為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料和電子器件發(fā)展迅猛，被稱為繼以Si為代表的第一代半導(dǎo)體和以GaAs為代表的第二代半導(dǎo)體之后的第三代半導(dǎo)體。A1N作為典型的ⅢA族氮化物得到了越來(lái)越多國(guó)內(nèi)外科研人員的重視。目前，各國(guó)競(jìng)相投入大量的人力、物力對(duì)AlN薄膜進(jìn)行研究工作。由于A1N有諸多優(yōu)異性能，帶隙寬、極化強(qiáng)，禁帶寬度為6.2eV，使其在機(jī)械、微電子、光學(xué)，以及電子元器件、聲表面波器件(SAW)制造、高頻寬帶通信和功率半導(dǎo)體器件等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。AlN的多種優(yōu)異性能決定了其多方面應(yīng)用，作為壓電薄膜，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用；作為電子器件和集成電路的封裝、介質(zhì)隔離和絕緣材料，有著重要的應(yīng)用前景；作為藍(lán)光、紫外發(fā)光材料也是目前的研究熱點(diǎn)。

　　當(dāng)前為了改善陶瓷材料脆性的弱點(diǎn)，開(kāi)展了許多研究丁作。其中通過(guò)添加第二相、第三相顆粒形成復(fù)相陶瓷也成為改善陶瓷材料韌性的蓖嬰手段，此方法與添加晶須、纖維等方法相比，具有價(jià)格低廉、容易制備等特點(diǎn)。碳化硅材料由丁其高硬度，高溫強(qiáng)度，耐磨，耐腐蝕，密度比較小等優(yōu)良性能，在機(jī)械、化工、能源和軍工方面已經(jīng)獲得大量應(yīng)用。但是由于其室溫強(qiáng)度低以及韌性不足而使其應(yīng)用受到一定的限制。為提高碳化硅陶瓷材料的強(qiáng)度與韌性，借鑒金屬?gòu)浬?qiáng)化理論采用第二相粒子的添加方法已經(jīng)取得一些成績(jī)。例如SiC/TiC、Sic/A1203和SiC/TlB等。

　　氮化鋁(AlN)具有高的熱導(dǎo)率(理論熱導(dǎo)率為320W/(m•K)，實(shí)際值可達(dá)260W/(m•K)，為氧化鋁陶瓷的10倍~15倍)、低的相對(duì)介電常數(shù)(約為8.8)、可靠的電絕緣性(電阻率>1016Q•m-1)、耐高溫、耐腐蝕、無(wú)毒、良好的力學(xué)性能以及與硅相匹配的熱膨脹系數(shù)(20℃~500℃，4.6×10-6K-1)等一系列優(yōu)良性能，在許多高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，這其中很多情況下要求AlN為異形件和微型件，但是傳統(tǒng)的模壓和等靜壓工藝無(wú)法制備出復(fù)雜形狀的陶瓷零部件，加上AlN陶瓷材料所固有的韌性低、脆性大、難于加工的缺點(diǎn)，使得用傳統(tǒng)機(jī)械加工的方法很難制備出復(fù)雜形狀的AlN陶瓷零部件。為了充分發(fā)揮AlN的性能優(yōu)勢(shì)，拓寬它的應(yīng)用范圍，解決好AlN陶瓷的復(fù)雜形狀成形技術(shù)問(wèn)題是其中非常關(guān)鍵的一環(huán)。

　　摘自《氮化鋁陶瓷的研究和應(yīng)用發(fā)展》作者：胡友靜，燕曉艷

        氮化鋁（AlN）是一種綜合性能優(yōu)良新型陶瓷材料，具有優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性，可靠的電絕緣性，低的介電常數(shù)和介電損耗，無(wú)毒以及與硅相匹配的熱膨脹系數(shù)等一系列優(yōu)良特性，被認(rèn)為是新一代高集程度半導(dǎo)體基片和電子器件封裝的理想材料，受到了國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛重視.在理論上，AlN的熱導(dǎo)率為320W/(m)，工業(yè)上實(shí)際制備的多晶氮化鋁的熱導(dǎo)率也可達(dá)100~250W/(m)，該數(shù)值是傳統(tǒng)基片材料氧化鋁熱導(dǎo)率的5倍~10倍,接近于氧化鈹?shù)臒釋?dǎo)率，但由于氧化鈹有劇毒,在工業(yè)生產(chǎn)中逐漸被停止使用。與其它幾種陶瓷材料相比較，氮化鋁陶瓷綜合性能優(yōu)良，非常適用于半導(dǎo)體基片和結(jié)構(gòu)封裝材料，在電子工業(yè)中的應(yīng)用潛力非常巨大。

　　高電阻率、高熱導(dǎo)率和低介電常數(shù)是集成電路對(duì)封裝用基片的最基本要求。封裝用基片還應(yīng)與硅片具有良好的熱匹配、易成型、高表面平整度、易金屬化、易加工、低成本等特點(diǎn)和一定的力學(xué)性能。大多數(shù)陶瓷是離子鍵或共價(jià)鍵極強(qiáng)的材料，具有優(yōu)異的綜合性能，是電子封裝中常用的基片材料，具有較高的絕緣性能和優(yōu)異的高頻特性，同時(shí)線膨脹系數(shù)與電子元器件非常相近，化學(xué)性能非常穩(wěn)定且熱導(dǎo)率高。長(zhǎng)期以來(lái)，絕大多數(shù)大功率混合集成電路的基板材料一直沿用A1203和BeO陶瓷，但A1203基板的熱導(dǎo)率低，熱膨脹系數(shù)和Si不太匹配；BeO雖然具有優(yōu)良的綜合性能，但其較高的生產(chǎn)成本和劇毒的缺點(diǎn)限制了它的應(yīng)用推廣。因此，從性能、成本和環(huán)保等因素考慮，二者已不能完全滿足現(xiàn)代電子功率器件發(fā)展的需要。

　　電子薄膜材料是微電子技術(shù)和光電子技術(shù)的基礎(chǔ)，因而對(duì)各種新型電子薄膜材料的研究成為眾多科研工作者的關(guān)注熱點(diǎn)。AlN于19世紀(jì)60年代被人們發(fā)現(xiàn)，可作為電子薄膜材料，并具有廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，以ⅢA族氮化物為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料和電子器件發(fā)展迅猛，被稱為繼以Si為代表的第一代半導(dǎo)體和以GaAs為代表的第二代半導(dǎo)體之后的第三代半導(dǎo)體。A1N作為典型的ⅢA族氮化物得到了越來(lái)越多國(guó)內(nèi)外科研人員的重視。目前，各國(guó)競(jìng)相投入大量的人力、物力對(duì)AlN薄膜進(jìn)行研究工作。由于A1N有諸多優(yōu)異性能，帶隙寬、極化強(qiáng)，禁帶寬度為6.2eV，使其在機(jī)械、微電子、光學(xué)，以及電子元器件、聲表面波器件(SAW)制造、高頻寬帶通信和功率半導(dǎo)體器件等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。AlN的多種優(yōu)異性能決定了其多方面應(yīng)用，作為壓電薄膜，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用；作為電子器件和集成電路的封裝、介質(zhì)隔離和絕緣材料，有著重要的應(yīng)用前景；作為藍(lán)光、紫外發(fā)光材料也是目前的研究熱點(diǎn)。

　　當(dāng)前為了改善陶瓷材料脆性的弱點(diǎn)，開(kāi)展了許多研究丁作。其中通過(guò)添加第二相、第三相顆粒形成復(fù)相陶瓷也成為改善陶瓷材料韌性的蓖嬰手段，此方法與添加晶須、纖維等方法相比，具有價(jià)格低廉、容易制備等特點(diǎn)。碳化硅材料由丁其高硬度，高溫強(qiáng)度，耐磨，耐腐蝕，密度比較小等優(yōu)良性能，在機(jī)械、化工、能源和軍工方面已經(jīng)獲得大量應(yīng)用。但是由于其室溫強(qiáng)度低以及韌性不足而使其應(yīng)用受到一定的限制。為提高碳化硅陶瓷材料的強(qiáng)度與韌性，借鑒金屬?gòu)浬?qiáng)化理論采用第二相粒子的添加方法已經(jīng)取得一些成績(jī)。例如SiC/TiC、Sic/A1203和SiC/TlB等。

　　氮化鋁(AlN)具有高的熱導(dǎo)率(理論熱導(dǎo)率為320W/(m•K)，實(shí)際值可達(dá)260W/(m•K)，為氧化鋁陶瓷的10倍~15倍)、低的相對(duì)介電常數(shù)(約為8.8)、可靠的電絕緣性(電阻率>1016Q•m-1)、耐高溫、耐腐蝕、無(wú)毒、良好的力學(xué)性能以及與硅相匹配的熱膨脹系數(shù)(20℃~500℃，4.6×10-6K-1)等一系列優(yōu)良性能，在許多高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，這其中很多情況下要求AlN為異形件和微型件，但是傳統(tǒng)的模壓和等靜壓工藝無(wú)法制備出復(fù)雜形狀的陶瓷零部件，加上AlN陶瓷材料所固有的韌性低、脆性大、難于加工的缺點(diǎn)，使得用傳統(tǒng)機(jī)械加工的方法很難制備出復(fù)雜形狀的AlN陶瓷零部件。為了充分發(fā)揮AlN的性能優(yōu)勢(shì)，拓寬它的應(yīng)用范圍，解決好AlN陶瓷的復(fù)雜形狀成形技術(shù)問(wèn)題是其中非常關(guān)鍵的一環(huán)。

　　摘自《氮化鋁陶瓷的研究和應(yīng)用發(fā)展》作者：胡友靜，燕曉艷