질화알루미늄은 육각형이며 순수한 AlN은 일반적으로 회색 또는 회백색입니다. 우수한 종합 성능을 갖춘 새로운 세라믹 소재로서 질화 알루미늄 세라믹은 우수한 열 전도성, 안정적인 전기 절연성, 낮은 유전 상수 및 유전 손실, 실리콘과 일치하는 무독성 및 열팽창 계수와 같은 일련의 우수한 특성을 가지며 다음과 같은 것으로 간주됩니다. 차세대 고집적 반도체 기판 및 전자 장치 패키징에 이상적인 소재입니다. 이 논문에서는 AlN 재료의 준비와 응용을 간략하게 소개합니다.
준비 방법
준비 과정은 기본적으로 다른 세라믹 재료와 유사하며 분말 합성, 성형, 소결의 총 세 가지 준비 과정이 있습니다.
1. AlN 분말의 제조
최종 세라믹 제품을 제조하는 원료로서 질화알루미늄 분말은 열전도도, 후속 완제품의 소결 및 성형 공정에 중요한 영향을 미치며 최종 제품의 우수한 성능의 초석입니다. 질화알루미늄 분말의 합성방법은 다음과 같다.
(1) 직접 질화법 : 고온의 질소 분위기에서 알루미늄 분말을 질소 가스와 직접 결합하여 질화 알루미늄 분말을 생성하며 반응 온도는 일반적으로 800 ° C ~ 1200 ° C입니다.
(2) 탄열환원법 : 알루미나 분말과 토너의 혼합분말을 고온(1400℃~1800℃)에서 흐르는 질소 중에서 질화반응시켜 환원시켜 AlN 분말을 생성한다.
(3) 자기 전파 고온 합성 방법: 이 방법은 알루미늄 분말을 직접 질화하는 방법으로, 알루미늄 분말을 직접 질화하여 강한 발열 반응을 일으키는 특성을 최대한 활용한 다음, 알루미늄과 알루미늄 사이의 높은 화학 반응열을 사용합니다. 질소는 스스로 반응을 유지하고 AlN을 합성합니다.
(4) 화학 기상 증착 방법: 알루미늄의 휘발성 화합물을 사용하여 질소 또는 암모니아와 반응하여 기상에서 질화알루미늄 분말을 침전시킵니다. 알루미늄 소스의 다양한 선택에 따라 무기 및 유기 화학 기상 증착 방법으로 구분됩니다.
2. AlN의 형성 과정.
질화알루미늄 분말 성형 공정에는 다양한 종류가 있으며, 성형, 열간 프레싱, 등압 프레싱 등과 같은 전통적인 성형 공정이 적용 가능합니다. 질화알루미늄 분말은 친수성이 강하기 때문에 질화알루미늄의 산화를 줄이기 위해서는 성형 과정에서 물과의 접촉을 최대한 피해야 합니다. 또한, 열간 프레싱과 등방압 프레싱이 고성능 벌크 질화알루미늄 도자기 재료를 제조하는 데 적합하지만, 이들의 높은 비용과 낮은 생산 효율성으로 인해 질화알루미늄 세라믹 기판에 대한 전자 산업의 증가하는 수요를 충족시킬 수 없습니다. 이 문제를 해결하기 위해 최근에는 주조법을 사용하여 질화알루미늄 세라믹 기판을 형성하고 있습니다. 주조법은 또한 전자산업용 질화알루미늄 세라믹의 기본적인 주요 성형 공정이 되었습니다.
애플리케이션
1. 기판
대부분의 세라믹은 이온 결합 또는 공유 결합이 강하고 종합 특성이 뛰어나 전자 포장에 일반적으로 사용되는 기판 재료로 절연성이 높고 고주파 특성이 우수하며 선팽창 계수는 전자 부품과 매우 유사합니다. 화학적 성질이 매우 안정적이며 열전도율이 높습니다. 1985~1988년에 마이크로 전자 캡슐화 재료에 질화알루미늄을 적용하는 방법이 나타났습니다. 대부분의 고출력 하이브리드 집적 회로의 기판 재료는 오랫동안 알루미나와 산화 베릴륨 세라믹을 사용해 왔지만 알루미나의 기본 열전도도가 낮고 열팽창 계수와 실리콘이 잘 일치하지 않는 것으로 나타났습니다. 산화베릴륨은 우수한 종합 특성을 갖고 있지만, 높은 생산 비용과 독성이 강한 단점으로 인해 적용 및 홍보가 제한됩니다. 따라서 성능, 비용 및 환경 보호를 고려할 때 이 둘은 더 이상 현대 전자 전력 장치 개발 요구 사항을 완전히 충족할 수 없습니다.
2. 전자필름 소재
전자박막 소재는 마이크로전자공학과 광전자공학 기술의 근간이 되기 때문에 다양한 신규 전자박막 소재에 대한 연구가 많은 연구자들의 뜨거운 관심을 받고 있다. 질화알루미늄은 19세기 60년대에 전자필름 소재로 발견되어 다양한 응용이 가능합니다. 최근에는 III족으로 대표되는 와이드 밴드갭 반도체 소재 및 전자소자가 있다. 질화물은 빠르게 발전해 왔으며, Si로 대표되는 1세대 반도체, GaAs로 대표되는 2세대 반도체에 이어 3세대 반도체로 알려져 있다. AlN은 전형적인 그룹 III입니다. 질화물은 국내외 연구자들로부터 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다.
3. 도가니 코팅
질화알루미늄의 내식성은 용융 알루미늄에 침투될 수 있지만 구리, 리튬, 우라늄, 철 및 기타 복합 합금 및 일부 초내열 합금을 포함하여 알루미늄과 반응할 수 없습니다. 그리고 질화알루미늄은 탄산염, 낮은 공융혼합물, 염화물, 빙정석 등과 같은 많은 용융염에 안정적입니다. 따라서 도가니나 내화물 코팅으로 만들 수 있습니다.
질화 알루미늄은 진공 증발 및 금속 용해용 용기로 사용할 수 있으며, 특히 Al 도가니의 진공 증발에 적합하며, AlN은 진공에서 가열되지만 증기압은 낮지만 분해되더라도 알루미늄을 오염시키지 않습니다. AlN은 열전대 보호 슬리브로도 사용할 수 있으며, 공기 중 800~1000°C의 알루미늄 풀에 3000시간 이상 지속적으로 담가도 침식 손상이 없습니다. 반도체 산업에서 갈륨비소를 합성하기 위해 석영 도가니 대신 AlN 도가니를 사용하면 갈륨비소에 대한 Si의 오염을 완전히 제거하고 고순도 제품을 얻을 수 있습니다.
질화알루미늄의 다양한 우수한 특성은 다각적인 응용을 결정하며 압전 필름으로 널리 사용되어 왔습니다. 전자 장치 및 집적 회로의 포장, 유전체 절연 및 코일링 재료로서 중요한 응용 전망을 가지고 있습니다. 청색광 및 자외선 발광 물질로서 연구 핫스팟이기도 합니다. 고분자 재료로서 금형 고정, 접착제 제조, 열 그리스 및 방열 패드 제조에 사용될 수 있습니다. 시장이 더욱 확장되고 발전한 후에는 질화알루미늄 세라믹 재료의 적용 범위가 점점 더 넓어질 것입니다.
