背景及概述^[1][2]

氮化鋁為灰白色正交晶系或六方晶系結(jié)晶，在濕空氣中有氨味。熔點(diǎn)2200℃(0.45MPa、氮?dú)饬髦?，沸點(diǎn)(分解)，莫氏硬度9～10度。室溫下強(qiáng)度高，隨溫度的升高，強(qiáng)度下降，彎曲強(qiáng)度30～40Pa。遇水分解為氫氧化鋁和氨：

本品導(dǎo)熱性好，膨脹系數(shù)小，抗熔融金屬的腐蝕能力強(qiáng)，電絕緣性優(yōu)良，介電性好。

制備^[1]

①在氮?dú)饬髦屑訜徜X土礦和焦炭。

②在150℃將高純鋁脫脂后，放入鎳盤中，置于石英反應(yīng)管中，在純氮?dú)饬髦屑訜嶂?20℃ 左右，激烈反應(yīng)，反應(yīng)完畢，繼續(xù)在氮?dú)饬髦欣鋮s，由于產(chǎn)品中有未反應(yīng)的鋁，粉碎后，再次在氮?dú)饬髦屑訜嶂?100～1200℃，反應(yīng)完畢，可制得。

③將三氯化鋁合氨(AlCl3·NH3)在氮?dú)饬髦羞M(jìn)行熱分解，也可制得。

④純鋁粉和氨氣在800～1000℃下合成。

⑤以碳化鋁為原料，在氮?dú)饬髦屑訜?，可制得?/p>

用途^[1-2]

可以用作砷化鎵表面的氮化鋁涂層(氣相沉積)；耐熱沖擊材料；耐高溫材料；電器元件；六方晶系氮化硼轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎骄档鸬拇呋瘎?；集成電路高密度化的耐熱材料?/p>

氮化鋁(AlN)以其優(yōu)異的高熱導(dǎo)率、低介電常數(shù)、與Si相匹配的熱膨脹系數(shù)及其它優(yōu)良的物理化學(xué)性能受到了國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和生 產(chǎn)廠家的廣泛關(guān)注，被譽(yù)為新一代高密度封裝的理想基板材料。其熱導(dǎo)率在160?230W/mk，已經(jīng)在大功率模塊電路、開關(guān)電源以及其他需 要既絕緣又高散熱的大功率器件上，以及作為手提電話微電路芯片承 載基板而被廣泛應(yīng)用。目前陶瓷基板的成型主要有流延、干壓和冷等靜壓等成型方法。

目前用的較多的成型方法是流延成型，如一項(xiàng)現(xiàn)有技術(shù)中公開了一種用流延法制造高熱導(dǎo)率即成電路氮化鋁陶瓷基片的方法，該技 術(shù)中氮化鋁片的制備方法主要有以下幾個(gè)步驟：

1)在氮化鋁粉中按 比例加入燒結(jié)助劑，攪拌均勻；

2)在1得到的粉體中按比例加入增塑 劑、懸浮劑、粘結(jié)劑和溶劑后，經(jīng)振磨，制成混合均勻的漿料；

3) 將上述漿料通過流延成型機(jī)制成陶瓷坯帶，并烘干成固體坯帶，將坯帶裁制成坯片；

4)將坯片送入燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)；

5)燒結(jié)后的基片冷卻 后得到陶瓷片。流延法成型生產(chǎn)效率最高，且易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化和自動(dòng)化，可改善產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，但是流延法制備陶瓷基板對工 藝要求非常嚴(yán)格，并且，通過流涎法獲得的產(chǎn)品密度較低。

有人想到用干壓的方法制備氮化鋁陶瓷基板，如一項(xiàng)現(xiàn)有技術(shù)中 公開了一種采用干壓的方法制備氮化鋁陶瓷的方法，該方法包括：

1) 將氮化鋁粉末、混合燒結(jié)助劑混合均勻得到原料粉末；

2)在上述得 到的粉末中加入粘結(jié)劑后造粒；

3)將上述得到的粉體在壓力機(jī)上成 型；

4)對坯片進(jìn)行排膠；

5)燒結(jié)及后續(xù)處理得到氮化鋁陶瓷零部件。干壓成型具有操作方便，生產(chǎn)周期短，效率高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 生產(chǎn)的特點(diǎn)。但干壓成形用于大面積(如5cm*5cm)的制品的生產(chǎn)時(shí)， 產(chǎn)品的致密度不均勻，熱導(dǎo)率較低。

CN200910190563.0提供一種同時(shí)具備導(dǎo)熱率好、致密度高的氮化鋁陶瓷的制備方法以及通過這種方法制備的氮化鋁陶瓷。為此本發(fā)明中提供了一種氮化鋁陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

1)稱取氮化鋁粉、燒結(jié)助劑、增塑劑、粘結(jié)劑、潤滑劑、混合配制 成混合物；

2)對1步驟中所制得的混合物依次進(jìn)行過篩、加壓造粒、過篩，獲 得氮化鋁陶瓷原料；

3)將步驟2中獲得的氮化鋁陶瓷原料，放入模具中進(jìn)行熱壓，獲得 氮化鋁陶瓷坯；

4)將步驟3中制備的氮化鋁陶瓷坯在450?600℃下保溫2?5h；

5)將步驟4中制備的氮化鋁陶瓷在真空條件下，通入氮?dú)?，?1650?1900℃的條件下燒結(jié)，并保溫后，冷卻至室溫，獲得氮化鋁陶瓷。 同時(shí)還提供了一種根據(jù)上述方法制備的氮化鋁陶瓷，該氮化鋁陶瓷包括氮化鋁和燒結(jié)助劑，其中，氮化鋁采用純度在98％以上的氮化鋁粉，燒結(jié)助劑為稀土金屬氧化物、堿土金屬氧化物、金屬氟化物中的一種或多種，該氮化鋁陶瓷的密度為3.35?3.39g/cm3，該氮化鋁 陶瓷的導(dǎo)熱率為160?180K/m.k。與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過本發(fā)明所提供的方法制得的氮化鋁陶瓷具備在致密度高的條件下同時(shí)具備導(dǎo)熱率好的特點(diǎn)。

主要參考資料

[1] 實(shí)用精細(xì)化工辭典

[2]CN200910190563.0氮化鋁陶瓷的制備方法及采用該方法制備的氮化鋁陶瓷