氮化鋁AIN導(dǎo)熱界面填料和陶瓷電路板性能

市場(chǎng)中客戶需要量數(shù)最多的氮化鋁陶瓷電路板，在功率大的集成電路芯片廣泛應(yīng)用。所采用的電路板原材料一直延用AL2O3三氧化二鋁和Beo陶瓷，可是AL2O3三氧化二鋁基材的導(dǎo)熱率低、線膨脹系數(shù)與Si不太配對(duì)；Beo盡管具備出色的綜合型能，但是其具有很高的產(chǎn)品成本和有毒的缺陷限制它項(xiàng)目研究。因此不論是特性、成本費(fèi)、環(huán)保規(guī)定方面來講AL2O3和Beo陶瓷早已無法滿足電子器件電力電子器件發(fā)展和要求了，取代它的是氮化鋁陶瓷電路板。氮化鋁陶瓷是以AlN氮化鋁為主要晶相的陶瓷。其機(jī)械性能好，抗彎強(qiáng)度高于Al2O3和BeO陶瓷，可常壓燒結(jié)。氮化鋁陶瓷具有優(yōu)良的電性能（介電常數(shù)、介電損耗、體電阻率、介電強(qiáng)度）和良好的透光特性，氮化鋁AIN除了在陶瓷電路板應(yīng)用外，在導(dǎo)熱界面填料中導(dǎo)熱灌封膠、導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱凝膠、導(dǎo)熱塑料、導(dǎo)熱雙面膠、導(dǎo)熱粘接膠、導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)膠、導(dǎo)熱覆銅板填料等。

一、AlN氮化鋁粉末特性應(yīng)用在陶瓷電路板

AlN氮化鋁硬度高，超越傳統(tǒng)氧化鋁，是一種新型耐磨陶瓷材料。但由于成本高，只能用于磨損嚴(yán)重的地區(qū)。在各個(gè)方面都是有著廣泛應(yīng)用市場(chǎng)前景，特別是其具有較高的導(dǎo)熱率、低介電常數(shù)、低介質(zhì)損耗、良好的絕緣性，與硅相符的線膨脹系數(shù)及無毒性等特點(diǎn)，使之變成密度高的、功率大的和快速集成化電路板與封裝基板的最佳原材料。純度高、粒徑小、活性高。是制造高導(dǎo)熱氮化鋁陶瓷基板的主要原料。

長期以來，Al2O3 和 BeO 陶瓷是大功率封裝的兩種主要基板材料。然而，這兩種基板材料具有固有的缺點(diǎn)。Al2O3 導(dǎo)熱系數(shù)低，熱膨脹系數(shù)與芯片材料不匹配。BeO雖然綜合性能優(yōu)良，但生產(chǎn)成本高。

二、氮化鋁陶瓷電路板是導(dǎo)熱率相對(duì)較高的排熱基材

在氮化鋁一系列關(guān)鍵特性中，更為明顯的是中導(dǎo)熱率。其核心原理為：利用點(diǎn)陣式或晶格常數(shù)振動(dòng)，即依靠晶格常數(shù)波或熱波開展傳送。氮化鋁陶瓷為絕緣層陶瓷原材料，針對(duì)絕緣層陶瓷原材料，熱量以分子震動(dòng)方法傳送，歸屬于聲子傳熱，聲子在它傳熱環(huán)節(jié)中飾演者重要角色。氮化鋁導(dǎo)熱系數(shù)本質(zhì)上可以達(dá)到320W(m·K)，但是由于氮化鋁含有雜物和缺點(diǎn)，造成氮化鋁陶瓷電路板的導(dǎo)熱率無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)偏差。氮化鋁粉末狀中殘?jiān)ǔＪ茄?、碳，此外還有少量重金屬離子殘?jiān)?，在晶格常?shù)中獲得各種各樣缺點(diǎn)方式，這種缺點(diǎn)對(duì)聲子的透射也會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)。AlN氮化鋁耐熱，耐熔融金屬侵蝕。AlN 對(duì)酸穩(wěn)定，但在堿性溶液中容易腐蝕。當(dāng)暴露在潮濕空氣中時(shí)，新形成的 AlN 表面會(huì)發(fā)生反應(yīng)，形成一層薄薄的氧化膜。利用這一特性，可用作熔煉鋁、銅、銀、鉛等金屬的坩堝和燒制模具材料。

審核編輯黃宇