Nitreto de alumínio ( AlN ) é um novo tipo de material cerâmico com excelentes propriedades abrangentes. Possui excelente condutividade térmica, isolamento elétrico confiável, baixa constante dielétrica e perda dielétrica, não toxicidade e coeficiente de expansão térmica compatível com silício. As excelentes características da série são consideradas materiais ideais para uma nova geração de substratos de semicondutores de alta concentração e pacotes de dispositivos eletrônicos, e receberam ampla atenção de pesquisadores nacionais e estrangeiros. Em teoria, a condutividade térmica do AlN é 320W / (m), industrial A condutividade térmica do nitreto de alumínio policristalino realmente preparado também pode atingir 100 ~ 250W / (m), que é 5 vezes a 10 vezes da condutividade térmica do alumina material de substrato tradicional, que está perto da condutividade térmica do óxido de cério. Taxa, mas devido à alta toxicidade do óxido de cério, é gradualmente interrompido na produção industrial. Em comparação com vários outros materiais cerâmicos, as cerâmicas de nitreto de alumínio têm excelentes propriedades abrangentes e são muito adequadas para substratos de semicondutores e materiais de embalagem estrutural. O potencial de aplicação na indústria eletrônica é enorme.

Alta resistividade, alta condutividade térmica e baixa constante dielétrica são os requisitos mais básicos para circuitos integrados para substratos de pacotes. O substrato da embalagem também deve ter boa correspondência térmica, fácil moldagem, alta planicidade superficial, fácil metalização, fácil processamento, baixo custo e certas propriedades mecânicas. A maioria das cerâmicas são materiais extremamente iônicos ou covalentemente ligados, possuem excelentes propriedades gerais, são comumente usados ​​em embalagens eletrônicas, possuem altas propriedades de isolamento e excelentes características de alta frequência, enquanto coeficiente de expansão linear e elétrons. Os componentes são muito semelhantes, as propriedades químicas são muito estáveis ​​e a condutividade térmica é alta. Por muito tempo, os materiais de substrato da maioria dos circuitos integrados híbridos de alta potência têm usado cerâmicas A1203 e BeO, mas a condutividade térmica do substrato A1203 é baixa, e o coeficiente de expansão térmica não é bem combinado com o Si. Embora o BeO tenha excelente desempenho abrangente, é maior. O custo de produção e as deficiências do altamente tóxico limitaram sua promoção de aplicação. Portanto, considerando os fatores de desempenho, custo e proteção ambiental, os dois não podem satisfazer plenamente as necessidades do desenvolvimento de modernos dispositivos eletrônicos de energia.

Os materiais eletrônicos de filme fino são a base da tecnologia microeletrônica e da tecnologia optoeletrônica, de modo que a pesquisa sobre vários novos materiais eletrônicos de filme fino tornou-se um ponto quente de muitos pesquisadores. O AlN foi descoberto na década de 1860 como um material de filme eletrônico e tem uma ampla gama de aplicações. Nos últimos anos, os materiais semicondutores de banda larga e os dispositivos eletrônicos representados pelos nitretos do Grupo III se desenvolveram rapidamente, e são chamados de terceira geração após o semicondutor de primeira geração representado pelo Si e o semicondutor de segunda geração representado pelos GaAs. semicondutor. Como um nitreto IIIA típico, A1N tem recebido cada vez mais atenção de pesquisadores em casa e no exterior. Atualmente, os países estão competindo para investir muita mão-de-obra e recursos materiais na pesquisa do filme AlN. Devido ao seu excelente desempenho, o A1N possui bandgap amplo, polarização forte e largura de banda proibida de 6,2eV, tornando-o adequado para componentes mecânicos, microeletrônicos, óticos e eletrônicos, fabricação de dispositivo de onda acústica de superfície (SAW), banda larga de alta frequência comunicação. E dispositivos semicondutores de energia e outros campos têm perspectivas de aplicação ampla. O excelente desempenho do AlN determina suas diversas aplicações. Como um filme piezoelétrico, tem sido amplamente utilizado. Como um pacote, isolamento dielétrico e material isolante para dispositivos eletrônicos e circuitos integrados, tem importantes perspectivas de aplicação; como uma luz azul e material emissor de luz ultravioleta. É também um local de pesquisa atual.

Atualmente, a fim de melhorar a vulnerabilidade dos materiais cerâmicos, muitas pesquisas foram realizadas. O método de formação da cerâmica multifásica adicionando a segunda fase e a terceira fase também se torna um meio para melhorar a tenacidade do material cerâmico. Em comparação com o método de adição de bigodes e fibras, o método tem as características de baixo custo e fácil preparação. Os materiais de carboneto de silício têm sido amplamente utilizados em aplicações mecânicas, químicas, energéticas e militares devido à sua alta dureza, resistência a altas temperaturas, resistência ao desgaste, resistência à corrosão e baixa densidade. No entanto, devido à sua baixa resistência à temperatura ambiente e resistência insuficiente, sua aplicação é limitada. A fim de melhorar a resistência e tenacidade dos materiais cerâmicos de SiC, algumas realizações foram feitas usando o método de adição de reforço de dispersão de fase de metal usando as partículas da segunda fase. Por exemplo, SiC / TiC, Sic / Al203 e SiC / TiB2.

O nitreto de alumínio (AlN) possui alta condutividade térmica (a condutividade térmica teórica é de 320 W / (m • K), e o valor atual é de até 260 W / (m • K), que é 10 a 15 vezes maior que o da cerâmica de alumina). Baixa constante dielétrica relativa (aprox. 8,8), isolamento elétrico confiável (resistividade & gt; 1016Q • m-1), resistência a altas temperaturas, resistência à corrosão, não-toxicidade, boas propriedades mecânicas e coeficiente de expansão térmica combinada com silício propriedades como 20 ° C ~ 500 ° C, 4,6 × 10-6K -1), cada vez mais amplamente utilizadas em muitos campos de alta tecnologia, muitos dos quais requerem AlN como formato e micro peças, mas moldagem tradicional E isostática O processo de prensagem não pode produzir peças cerâmicas com formas complexas, e a dureza inerente dos materiais cerâmicos de AlN é baixa, quebradiça e difícil de processar, dificultando a preparação de cerâmicas AlN complexas através de métodos de usinagem convencionais. Peças A fim de dar o jogo completo para as vantagens de desempenho do AlN, ampliar sua gama de aplicação e resolver o complexo problema de tecnologia de formação de forma de cerâmica AlN é uma parte muito importante.