中國粉體網(wǎng)訊 氮化鋁具有高熱導(dǎo)率、良好的電絕緣性、低介電常數(shù)、無毒等性能，應(yīng)用前景十分廣闊，特別是隨著大功率和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，集成電路和基片間散熱的重要性也越來越明顯。因此，基片必須要具有高的導(dǎo)熱率和電阻率。
為滿足這一要求，國內(nèi)外研究學(xué)者開發(fā)出了一系列高性能的陶瓷基片材料，其中主要包括：Al2O3、BeO、AlN、BN、Si3N4、SiC，其中氮化鋁是綜合性能最優(yōu)良的新型先進(jìn)陶瓷材料，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。
（圖片來源：深圳市佳日豐泰電子科技有限公司）
燒結(jié)過程是氮化鋁陶瓷制備的一個重要階段，直接影響陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)如晶粒尺寸與分布、氣孔率和晶界體積分?jǐn)?shù)等。因此燒結(jié)技術(shù)成為制備高質(zhì)量氮化鋁陶瓷的關(guān)鍵技術(shù)。氮化鋁陶瓷常用的燒結(jié)技術(shù)有無壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)、微波燒結(jié)等。
無壓燒結(jié)
熱壓燒結(jié)
熱壓燒結(jié)是對裝入模具的粉體同時加熱加壓，使粉料處于熱塑性狀態(tài)，從而產(chǎn)生兩種特殊的傳質(zhì)過程，即晶界滑移和擠壓蠕變傳質(zhì)。這兩種傳質(zhì)過程在普通燒結(jié)過程中基本是不存在的，有助于顆粒的接觸擴(kuò)散和流動傳質(zhì)過程的進(jìn)行，從而降低燒結(jié)溫度和氣孔率。
其中高壓燒結(jié)可以稱之為熱壓燒結(jié)的一種特殊形式，它不同于常規(guī)熱壓燒結(jié)之處在于陶瓷坯體高溫?zé)Y(jié)時施加的外來壓力更高，一般要大于1.0GPa。在這樣的高壓下進(jìn)行燒結(jié)，不僅能夠使材料迅速達(dá)到高致密度，而且有可能使得晶體結(jié)構(gòu)甚至原子、電子狀態(tài)發(fā)生變化，從而賦予材料在無壓燒結(jié)或熱壓燒結(jié)工藝下所達(dá)不到的性能。
放電等離子燒結(jié)
微波燒結(jié)
微波燒結(jié)是通過物質(zhì)吸收微波的能量而進(jìn)行自身加熱，其加熱過程在坯體整個體積內(nèi)同時進(jìn)行，升溫迅速、溫場均勻。此外，微波燒結(jié)本身也是一種活化燒結(jié)的過程，因此整個加熱燒結(jié)的時間特別是高溫反應(yīng)期大大縮短。這些特點有利于提高致密化速度并可有效抑制晶粒生長，從而獲得常規(guī)燒結(jié)方法無法實現(xiàn)的獨特的性能和結(jié)構(gòu)，因此具有良好的發(fā)展前景。
微波燒結(jié)是一種新型、高效的燒結(jié)技術(shù)，具有傳統(tǒng)燒結(jié)技術(shù)無可比擬的優(yōu)越性。不添加任何燒結(jié)助劑的微波燒結(jié)法被認(rèn)為是一條獲得AlN透明陶瓷非常有前途的低成本化技術(shù)途徑，但是受微波燒結(jié)設(shè)備的限制，通常很難獲得較低的燒結(jié)溫度，因此，有必要開展微波低溫?zé)Y(jié)工藝制備AlN透明陶瓷的研究。
總結(jié)
氮化鋁陶瓷的燒結(jié)十分復(fù)雜，AlN屬于共價鍵化合物，熔點高，原子自擴(kuò)散系數(shù)小，因此，純AlN陶瓷很難燒結(jié)致密化，難以獲得高的熱導(dǎo)率和良好的機(jī)械強(qiáng)度。因而，AlN陶瓷燒結(jié)需要保護(hù)氣氛以及添加少量的燒結(jié)助劑，目前采用最多的仍為添加燒結(jié)助劑的氮氣保護(hù)下的常壓燒結(jié)。
參考來源：
[1]袁文杰等.高熱導(dǎo)率氮化鋁陶瓷的研究進(jìn)展
[2]燕東明等.高熱導(dǎo)率氮化鋁陶瓷研究進(jìn)展
[3]丁利文等.AlN陶瓷的性能及應(yīng)用
[4]孫悅等.燒結(jié)氣氛對氮化鋁陶瓷結(jié)構(gòu)與性能的影響
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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