氮化铝陶瓷基片的制备方法

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引言

随着大功率和超大规模集成电路的发展，集成电路和基片间的散热性也越来越重要，因此，氮化铝陶瓷基片必须要具有高的导热率和电阻率。氮化铝具有高热导率、高温绝缘性和优良的介电性能、良好的耐腐蚀性、与半导体Si相匹配的膨胀性能等优点，因此成为优良的电子封装散热材料，是组装大型集成电路所必需的高性能陶瓷基片材料。

制备方法

同其它陶瓷材料的制备工艺基本相似，共3个制备过程：粉体的合成、成型、烧结。

1. AlN粉体的制备

氮化铝粉末作为制备最终陶瓷成品的原料，其纯度、粒度、氧含量以及其它杂质的含量都对后续成品的热导性能、后续烧结，成型工艺有重要影响，是最终成品性能优异与否的基石。氮化铝粉体的合成方法有以下几种：

①直接氮化法：在高温氮气氛围中，铝粉直接与氮气化合生产氮化铝粉末，反应温度一般在800℃~1200℃。

②碳热还原法：将氧化铝粉末和碳粉的混合粉末在高温下（1400℃~1800℃）的流动氮气中发生还原氮化反应生成AlN粉末。

③自蔓延高温合成法：该方法为铝粉的直接氮化，充分利用了铝粉直接氮化为强放热反应的特点，将铝粉于氮气中点然后，利用铝和氮气之间的高化学反应热使反应自行维持下去，合成AlN。

④化学气相沉积法：利用铝的挥发性化合物与氮气或氨气反应，从气相中沉淀析出氮化铝粉末；根据选择铝源的不同，分为无机物（卤化铝）和有机物（烷基铝）化学气相沉积法。

2.AlN的成型工艺

氮化铝粉末的成型工艺有很多种，传统的成型工艺诸如模压、热压、等静压等均适用。由于氮化铝粉末的亲水性强，为了减少氮化铝的氧化，成型过程中应尽量避免与水接触。另外，热压、等静压虽然适用于制备高性能的块体氮化铝瓷材料，但成本高、生产效率低，无法满足电子工业对氮化铝陶瓷基片用量日益增加的需求。为了解决这一问题，近年来人们采用流延法成型氮化铝陶瓷基片。流延法也已成为电子工业用氮化铝陶瓷基本的主要成型工艺。