氮化鋁陶瓷有哪些具體應(yīng)用

   氮化鋁陶瓷是一種綜合性能優(yōu)良的新型陶瓷材料，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)為是新一代高集成度半導(dǎo)體基片和電子器件的理想封裝材料。另外，氮化鋁陶瓷可用作熔煉有色金屬和半導(dǎo)體材料砷化鎵的坩堝、蒸發(fā)舟、熱電偶的保護(hù)管、高溫絕緣件，同時(shí)可作為耐高溫耐腐蝕結(jié)構(gòu)陶瓷、透明氮化鋁陶瓷制品，因而成為一種具有廣泛應(yīng)用前景的無(wú)機(jī)材料。
一、電子封裝基片材料
高電阻率、高熱導(dǎo)率和低介電常數(shù)是電子封裝用基片材料的最基本要求。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。陶瓷由于具有絕緣性能好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、熱導(dǎo)率高、高頻特性好等優(yōu)點(diǎn)，成為最常用的基片材料。常用的陶瓷基片材料有氧化鈹、氧化鋁、氮化鋁等，其中氧化鋁陶瓷基板的熱導(dǎo)率低，熱膨脹系數(shù)和硅不太匹配；氧化鈹雖然有優(yōu)良的性能，但其粉末有劇毒；而氮化鋁陶瓷具有高熱導(dǎo)率、好的抗熱沖擊性、高溫下依然擁有良好的力學(xué)性能，被認(rèn)為是最理想的基板材料。
二、透明陶瓷材料
陶瓷的透明度，一般指能讓一定的電磁頻率范圍內(nèi)的電磁波通過(guò)，如紅外頻譜區(qū)域中的電磁波若能穿透陶瓷片，則該陶瓷片為紅外透明陶瓷。純凈的AlN陶瓷為無(wú)色透明晶體，具有優(yōu)異的光學(xué)性能，可以用作制造電子光學(xué)器件裝備的高溫紅外窗口和整流罩的耐熱涂層。因此，氮化鋁陶瓷在軍工方面具有很好的應(yīng)用。
三、機(jī)械行業(yè)材料
氮化鋁陶瓷擁有高硬度和高溫強(qiáng)度性能，可用作切割工具、砂輪和拉絲模以及制造工具材料、金屬陶瓷材料的原料。還具有優(yōu)良的耐磨損性能，可用作耐磨損零件，但由于造價(jià)高，只能用于磨損嚴(yán)重的部位。將某些易氧化的金屬或非金屬表面包覆AlN涂層，可以提高其抗氧化、耐磨的性能；也可以用作防腐蝕涂層，如腐蝕性物質(zhì)的處理器和容器的襯里等。
四、高溫結(jié)構(gòu)材料
氮化鋁在陶瓷在常溫和高溫下都具有良好的耐蝕性、穩(wěn)定性，在2450℃下才會(huì)發(fā)生分解，可以用作高溫耐火材料，如坩堝、澆鑄模具。氮化鋁陶瓷能夠不被銅、鋁、銀等物質(zhì)潤(rùn)濕以及耐鋁、鐵、鋁合金的溶蝕，可以成為良好的容器和高溫保護(hù)層，如熱電偶保護(hù)管和燒結(jié)器具；也可以抵御高溫腐蝕性氣體的侵蝕，用于制備氮化鋁陶瓷靜電卡盤(pán)這種重要的半導(dǎo)體制造裝備的高端零部件。由于氮化鋁對(duì)砷化鎵等熔鹽表現(xiàn)穩(wěn)定，用氮化鋁坩堝代替玻璃來(lái)合成砷化鎵半導(dǎo)體，可以消除來(lái)自玻璃中硅的污染，獲得高純度的砷化鎵半導(dǎo)體。
五、復(fù)合材料
環(huán)氧樹(shù)脂/AlN復(fù)合材料：作為封裝材料，需要良好的導(dǎo)熱散熱能力，且這種要求愈發(fā)嚴(yán)苛。環(huán)氧樹(shù)脂作為一種有著很好的化學(xué)性能和力學(xué)穩(wěn)定性的高分子材料，它固化方便，收縮率低，但導(dǎo)熱能力不高。通過(guò)將導(dǎo)熱能力優(yōu)異的AlN納米顆粒添加到環(huán)氧樹(shù)脂中，可有效提高材料的熱導(dǎo)率和強(qiáng)度。
TiN/AlN復(fù)合材料：TiN具有高熔點(diǎn)、硬度大、跟金屬同等數(shù)量級(jí)的導(dǎo)電導(dǎo)熱性以及耐腐蝕等優(yōu)良性質(zhì)。在AlN基體中添加少量TiN，根據(jù)導(dǎo)電滲流理論，當(dāng)摻雜量達(dá)到一定閾值，在晶體中形成導(dǎo)電通路，可以明顯調(diào)節(jié)AlN燒結(jié)體的體積電阻率，使之降低2~4個(gè)數(shù)量級(jí)。而且兩種材料所制備的復(fù)合陶瓷材料具有雙方各自的優(yōu)勢(shì)，高硬度且耐磨，也可以用作高級(jí)研磨材料。

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