질화알루미늄은 육각형이며 순수한 AlN은 일반적으로 회색 또는 회백색입니다. 질화알루미늄 세라믹은 우수한 종합 성능을 가진 새로운 세라믹 재료로서 우수한 열전도율, 신뢰할 수 있는 전기 절연성, 낮은 유전 상수 및 유전 손실, 무독성 및 실리콘과 일치하는 열팽창 계수와 같은 일련의 우수한 특성을 가지고 있으며 다음과 같이 간주됩니다. 차세대 고집적 반도체 기판 및 전자 장치 패키징에 이상적인 소재입니다. 이 백서에서는 AlN 재료의 준비 및 적용에 대해 간략하게 소개합니다.
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준비 방법
준비 과정은 기본적으로 다른 세라믹 재료와 유사하며 분말 합성, 성형 및 소결의 총 세 가지 준비 과정이 있습니다.
1. AlN 분말의 제조
최종 세라믹 제품의 제조를 위한 원료로서 질화알루미늄 분말은 열전도율, 후속 완제품의 소결 및 성형 공정에 중요한 영향을 미치며 최종 제품의 우수한 성능의 초석입니다. 질화 알루미늄 분말의 합성 방법은 다음과 같습니다.
(1) 직접질화법 : 고온의 질소분위기에서 알루미늄분말을 질소가스에 직접 결합시켜 질화알루미늄분말을 생성하며 반응온도는 일반적으로 800℃~1200℃이다.
(2) 탄소열환원법 : 알루미나분말과 토너의 혼합분말을 고온(1400℃~1800℃)에서 흐르는 질소 속에서 질화반응시켜 환원시켜 AlN분말을 생성한다.
(3) 자기 전파 고온 합성 방법: 이 방법은 알루미늄 분말의 직접 질화이며, 알루미늄 분말의 직접 질화 특성을 강한 발열 반응으로 최대한 활용한 다음 알루미늄과 알루미늄 사이의 높은 화학 반응 열을 사용합니다. 자체적으로 반응을 유지하고 AlN을 합성하기 위한 질소.
(4) 화학 기상 증착법: 알루미늄의 휘발성 화합물을 사용하여 질소 또는 암모니아와 반응시켜 기상으로부터 질화알루미늄 분말을 침전시킨다. 알루미늄 소스의 다른 선택에 따라 무기 및 유기 화학 기상 증착 방법으로 나뉩니다.
2. AlN의 성형 공정.
많은 종류의 질화알루미늄 분말 성형 공정이 있으며, 성형, 열간 압착, 등압 압착 등과 같은 전통적인 성형 공정이 적용 가능합니다. 질화알루미늄 분말의 강한 친수성으로 인해 질화알루미늄의 산화를 줄이기 위해서는 성형 공정 중에 물과의 접촉을 최대한 피해야 합니다. 또한, 열간 압착 및 등압 압착은 고성능 벌크 질화알루미늄 자기 재료의 제조에 적합하지만, 이들의 높은 비용 및 낮은 생산 효율은 질화알루미늄 세라믹 기판에 대한 전자 산업의 증가하는 수요를 충족시킬 수 없습니다. 이 문제를 해결하기 위해 최근 몇 년 동안 사람들은 주조 방법을 사용하여 질화알루미늄 세라믹 기판을 형성했습니다. 주조 방법은 또한 전자 산업을 위한 질화알루미늄 세라믹스의 기본 주요 성형 공정이 되었습니다.
애플리케이션
1. 기판
대부분의 세라믹은 이온결합 또는 공유결합이 강한 물질로서 종합적인 물성이 우수하고 전자패키징에서 일반적으로 사용되는 기판재료로 높은 절연성과 우수한 고주파특성을 가지며 선팽창계수가 전자부품과 매우 유사하며, 화학적 성질은 매우 안정적이며 열전도율이 높습니다. 1985-1988년 동안 마이크로전자 캡슐화 재료에 질화알루미늄을 적용하기 시작했습니다. 대부분의 고출력 하이브리드 집적 회로의 기판 재료는 오랫동안 알루미나 및 산화 베릴륨 세라믹을 사용해 왔지만 알루미나의 기본 열전도율이 낮고 열팽창 계수와 실리콘이 잘 일치하지 않습니다. 베릴륨 산화물은 우수한 포괄적인 특성을 가지고 있지만 높은 생산 비용과 높은 독성 단점으로 인해 적용 및 홍보가 제한됩니다. 따라서 성능, 비용 및 환경 보호를 고려할 때 두 제품은 더 이상 현대 전자 전력 장치의 개발 요구를 완전히 충족할 수 없습니다.
2. 전자필름 소재
전자박막소재는 마이크로일렉트로닉스 기술과 광전자공학 기술의 근간이기 때문에 다양한 새로운 전자박막소재에 대한 연구는 많은 연구자들에게 핫스팟이 되고 있다. 질화알루미늄은 19세기 60년대에 전자필름 소재로 발견되어 응용 범위가 넓습니다. 최근에는 III족으로 대표되는 와이드 밴드갭 반도체 소재 및 전자소자. 질화물은 급속도로 발전하여 3세대 질화물로 알려져 있습니다.Si로 대표되는 1세대 반도체와 GaAs로 대표되는 2세대 반도체를 이은 반도체. AlN, 전형적인 그룹 III. 질화물은 국내외 연구자들로부터 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다.
3. 도가니 코팅
질화알루미늄의 내식성은 용융 알루미늄에 의해 침투될 수 있지만 구리, 리튬, 우라늄, 철 및 기타 복합 합금 및 일부 초내열 합금을 포함하여 반응할 수 없습니다. 그리고 질화알루미늄은 탄산염, 저공융 혼합물, 염화물, 빙정석 등과 같은 많은 용융 염에 안정합니다. 따라서 도가니 또는 내화물의 코팅으로 만들 수 있습니다.
질화알루미늄은 진공 증발 및 금속 용융을 위한 용기로 사용할 수 있으며, 특히 Al의 도가니, 진공에서 가열된 AlN의 진공 증발에 적합하지만 증기압은 낮지만 분해되더라도 알루미늄을 오염시키지 않습니다. AlN은 열전대 보호 슬리브로도 사용할 수 있으며 공기 중에서 800~1000°C의 알루미늄 풀에 3000시간 이상 지속적으로 담가도 침식 손상이 없습니다. 반도체 산업에서 갈륨 비소를 합성하기 위해 석영 도가니 대신 AlN 도가니를 사용하면 Si에서 갈륨 비소로의 오염을 완전히 제거하고 고순도 제품을 얻을 수 있습니다.
질화알루미늄의 다양한 우수한 특성은 다방면의 응용을 결정하며 압전 필름으로서 널리 사용되어 왔습니다. 전자 장치 및 집적 회로용 패키징, 유전체 절연 및 코일링 재료로서 중요한 응용 가능성이 있습니다. 청색광 및 자외선 발광 재료로서 연구 핫스팟이기도 합니다. 고분자 재료로서 금형을 고정하고 접착제, 열 그리스 및 방열 패드를 만드는 데 사용할 수 있습니다. 시장의 추가 확장 및 개발 후 질화 알루미늄 세라믹 재료의 적용 범위는 점점 더 광범위해질 것입니다.
이 기사는 CERADIR Advanced Material Online에서 재인쇄되었습니다.