氮化铝陶瓷基板解析
日期：2021-04-23
在2025中国制造的大背景下，我国半导体行业也迎来了强势的增长，在混合微电子领域中，广泛使用电气绝缘、机械强度都比较优良的氧化铝陶瓷基板作为安装半导体器件、制作无源元件用的基板。
但是，随着电子设备仪器的小型轻量化，以及混合集成度大幅提高，使得基板上单位面积所需的散热量不断增大，特别是在大功率电路中更为显著。氧化铝陶瓷由于导热性相对较差，室温下导热率约为15-35W/(m·K)，所以已经不足以适应超大功率的散热需求。这种情况下人们采用所谓复合结构基板，在高散热密度部分采用氧化铍陶瓷板或钼基板，其他部分仍然用的是氧化铝陶瓷基板，以适应高散热密度的要求。但是，复合结构基板在价格、电性能、热性能方面还不十分令人满意，于是迫切要求研制出适合于高集成度、高散热性混合集成电路用陶瓷基板。于是氮化铝陶瓷基板就应运而生了。氮化铝陶瓷基板是解决高散热密度问题的一种新型的，最适合于半导体芯片安装的陶瓷基板。
氮化铝是一种非天然存在的人造晶体，具有六方晶系纤锌矿晶体结构，为共价键很强的化合物，质轻，强度高，高耐热性，耐腐蚀，曾被用作熔化铝的坩埚。
虽然铝是一种半导体，但是其禁带宽，在抗电强度、体电阻率、介电系数诸组诸电性能方面，完全可以将其划分为绝缘体。所以已经有人利用其压电性能研制压电陶瓷。
实际上，氮化铝单晶的导热率约250W/(m·K)，从理论上来讲，室温下氮化铝单晶的导热率可以达到320W/(m·K)，所以氮化铝材料很适合用制造高散热基板，氮化铝陶瓷的化学稳定性:对水、有机溶剂、碱很稳定，对酸有弱腐蚀现象。在两个大气压、121℃、蒸汽气氛下压缩封闭处理，随着时间的增长，可观测到基板重量的增加。这是由于在基板表面生成了AIO(OH),并且它会作为保护层阻止反应的继续进行，试验后基板绝缘电阻仍然高达3×1011Ω，保持了良好的绝缘性能。
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