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高导热氮化铝陶瓷发展历程
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氮化铝作为一种具有优良综合性能的新型陶瓷材料,显示出许多优异的特性,比如高强度、高导热系数、易于切割和打磨等优良的力学性能,高的热传导性和电绝缘性质,低的介电常数和介电损耗等良好的电学和热学性能,低的热膨胀系数和高的介质击穿强度,优异的化学稳定性和低毒害性等等。

近些年来,随着微电子技术的飞速发展尤其是混合集成电路(HIC)和多芯片组件(MCM)的快速进步,集成技术逐渐朝着高速度、高集成度、大功率输出的方向发展,导致集成块单位体积内所释放的热量大幅度提升,这就对基片和封装材料的散热提出了越来越高的要求。A1N陶瓷进入了人们的视线,其导热性能好,体积电阻率高,线膨胀系数与硅接近,介电常数低和介电损耗小,力学性能良好,耐高温和腐烛,无毒,其综合性能明显优于氧化招和氧化铍,成为了新一代电子器件封装和半导体基片的理想材料,在电子工业中显示出十分广阔的应用前景。20世纪八十年代以来,人们开始尝试将A1N作为基片和封装材料进行研究,但由于A1N难以烧结等技术因素的限制,最初的基片和封装材料产品质量达不到要求,工艺重复性较差。因此,在八十年代初至后期,人们一直在粉末的制备、粉末表面的抗氧化处理、烧结、提高热导率测试值以及成本降低等许多方面对

A1N进行了基础广泛的探索。直到九十年代初,高质量的A1N基片和封装材料才出现在市场上,而且产品稳定性大幅度提高。目前,以A1N粉末为原料的基片材料和封装材料逐步实现了大规模商业化生产。

到目前为止,A1N的生产和应用仍主要分布在日本、美国和欧洲等发达国家。日本对A1N的研究开发最早,在该领域的研究开发更为领先,技术也最成熟,是A1N陶瓷粉末和基片封装材料的主要供应基地。早至1989年,美国电子陶瓷委员会就致力于促进A1N陶瓷基板在美国的产业化进程而成立了专门研究机构“A1N工作部”,该机构还提交了题名为“A1N半导体元件基板一美国领先的关键”的白皮书文件。近年来美国主要将A1N材料应用于军事领域。目前99%的世界电子元件基板市场由日美两国占领。相比而言,欧洲的A1N市场仍处于发展中。我国对A1N陶瓷材料的研究起步较晚,水平还较为落后,满足不了电子行业的快速发展,所以更应大力开展相关基础研究和应用的研发工作。