氮化鋁陶瓷有哪些具體應用

   氮化鋁陶瓷是一種綜合性能優良的新型陶瓷材料，具有優良的熱傳導性，可靠的電絕緣性，低的介電常數和介電損耗，無毒以及與硅相匹配的熱膨脹系數等一系列優良特性，被認為是新一代高集成度半導體基片和電子器件的理想封裝材料。另外，氮化鋁陶瓷可用作熔煉有色金屬和半導體材料砷化鎵的坩堝、蒸發舟、熱電偶的保護管、高溫絕緣件，同時可作為耐高溫耐腐蝕結構陶瓷、透明氮化鋁陶瓷制品，因而成為一種具有廣泛應用前景的無機材料。
一、電子封裝基片材料
高電阻率、高熱導率和低介電常數是電子封裝用基片材料的最基本要求。封裝用基片還應與硅片具有良好的熱匹配、易成型、高表面平整度、易金屬化、易加工、低成本等特點和一定的力學性能。陶瓷由于具有絕緣性能好、化學性質穩定、熱導率高、高頻特性好等優點，成為最常用的基片材料。常用的陶瓷基片材料有氧化鈹、氧化鋁、氮化鋁等，其中氧化鋁陶瓷基板的熱導率低，熱膨脹系數和硅不太匹配；氧化鈹雖然有優良的性能，但其粉末有劇毒；而氮化鋁陶瓷具有高熱導率、好的抗熱沖擊性、高溫下依然擁有良好的力學性能，被認為是最理想的基板材料。
二、透明陶瓷材料
陶瓷的透明度，一般指能讓一定的電磁頻率范圍內的電磁波通過，如紅外頻譜區域中的電磁波若能穿透陶瓷片，則該陶瓷片為紅外透明陶瓷。純凈的AlN陶瓷為無色透明晶體，具有優異的光學性能，可以用作制造電子光學器件裝備的高溫紅外窗口和整流罩的耐熱涂層。因此，氮化鋁陶瓷在軍工方面具有很好的應用。
三、機械行業材料
氮化鋁陶瓷擁有高硬度和高溫強度性能，可用作切割工具、砂輪和拉絲模以及制造工具材料、金屬陶瓷材料的原料。還具有優良的耐磨損性能，可用作耐磨損零件，但由于造價高，只能用于磨損嚴重的部位。將某些易氧化的金屬或非金屬表面包覆AlN涂層，可以提高其抗氧化、耐磨的性能；也可以用作防腐蝕涂層，如腐蝕性物質的處理器和容器的襯里等。
四、高溫結構材料
氮化鋁在陶瓷在常溫和高溫下都具有良好的耐蝕性、穩定性，在2450℃下才會發生分解，可以用作高溫耐火材料，如坩堝、澆鑄模具。氮化鋁陶瓷能夠不被銅、鋁、銀等物質潤濕以及耐鋁、鐵、鋁合金的溶蝕，可以成為良好的容器和高溫保護層，如熱電偶保護管和燒結器具；也可以抵御高溫腐蝕性氣體的侵蝕，用于制備氮化鋁陶瓷靜電卡盤這種重要的半導體制造裝備的高端零部件。由于氮化鋁對砷化鎵等熔鹽表現穩定，用氮化鋁坩堝代替玻璃來合成砷化鎵半導體，可以消除來自玻璃中硅的污染，獲得高純度的砷化鎵半導體。
五、復合材料
環氧樹脂/AlN復合材料：作為封裝材料，需要良好的導熱散熱能力，且這種要求愈發嚴苛。環氧樹脂作為一種有著很好的化學性能和力學穩定性的高分子材料，它固化方便，收縮率低，但導熱能力不高。通過將導熱能力優異的AlN納米顆粒添加到環氧樹脂中，可有效提高材料的熱導率和強度。
TiN/AlN復合材料：TiN具有高熔點、硬度大、跟金屬同等數量級的導電導熱性以及耐腐蝕等優良性質。在AlN基體中添加少量TiN，根據導電滲流理論，當摻雜量達到一定閾值，在晶體中形成導電通路，可以明顯調節AlN燒結體的體積電阻率，使之降低2~4個數量級。而且兩種材料所制備的復合陶瓷材料具有雙方各自的優勢，高硬度且耐磨，也可以用作高級研磨材料。

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