In praktische toepassingen moeten aluminiumnitridesubstraten, naast een hoge thermische geleidbaarheid en hoge elektrische isolatie-eigenschappen, op veel gebieden ook een hoge buigsterkte hebben. Momenteel is de driepuntsbuigsterkte van aluminiumnitride dat op de markt in omloop is gewoonlijk 400 ~ 500 MPa, wat de promotie en toepassing van keramische substraten van aluminiumnitride ernstig beperkt, vooral op het gebied van IGBT-vermogensapparaten met hoge betrouwbaarheidseisen. Vanwege het complexe productieproces en de hoge productiekosten van AlN-materialen kunnen de meeste binnenlandse AlN-materialen nog steeds niet voldoen aan de toepassingsvereisten van hoge thermische geleidbaarheid en hoge sterkte.
Bij de bereiding van keramisch aluminiumnitride-substraat is de selectie van sintermethoden en sinteradditieven vaak het dubbele van het resultaat met de helft van de moeite, en de introductie van sinteradditieven is momenteel een gebruikelijke methode voor het sinteren van aluminiumnitride-keramiek. Enerzijds bevordert de vorming van een eutectische fase bij lage temperatuur, de realisatie van sinteren in de vloeibare fase, het compacte lichaam; Aan de andere kant wordt de zuurstofverontreiniging in aluminiumnitride verwijderd, wordt het rooster verbeterd en wordt de thermische geleidbaarheid verhoogd. Momenteel omvatten de sinteradditieven die worden gebruikt bij het sinteren van AlN-keramiek voornamelijk Y2O3, CaO, Yb2O3, Sm2O3, Li2O3, B2O3, CaF2, YF3, CaC2, enz., of hun mengsels.
In het keramische formulesysteem van gesinterd aluminiumnitride, wanneer Y2O3 hoger is dan 3,5 gew.%, neemt het gehalte aan Y-Al-O aanzienlijk toe en aggregeert het tijdens het sinterproces. Vanwege de lage thermische geleidbaarheid van Y3Al5O12 (ongeveer 9 W/ (m·K)) wordt de thermische geleidbaarheid van keramische producten van aluminiumnitride na het sinteren ernstig beïnvloed. Wanneer het gehalte aan CaF2 en Li2O hoger is dan 1,33 gew.%, als gevolg van de vervluchtiging van fluoride- en Li-bevattende verbindingen, wordt de porositeit van het keramische lichaam van gesinterd aluminiumnitride verhoogd tijdens het sinterproces en wordt de dichtheid van het keramiek verminderd , resulterend in een scherpe afname van de buigsterkte van keramische producten van aluminiumnitride na het sinteren. Wanneer elk additief kleiner is dan de minimumwaarde, kan het effect van het verbeteren van de mechanische eigenschappen niet worden gespeeld of is het effect erg klein.
Samenvattend wordt het keramische substraat van aluminiumnitride in praktische toepassingen geconfronteerd met de uitgebreide eisen van hoge thermische geleidbaarheid, hoge elektrische isolatie-eigenschappen en hoge buigsterkte, maar de buigsterkte van de producten die op de markt in omloop zijn, is over het algemeen laag, waardoor de brede toepassing ervan in de markt wordt beperkt. gebied van hoge betrouwbaarheid, zoals IGBT-vermogensapparaten. Tegelijkertijd is het voor huishoudelijk AlN-materiaal moeilijk om te voldoen aan de toepassingsbehoeften van hoge thermische geleidbaarheid en hoge sterkte vanwege het complexe productieproces en de hoge productiekosten. Daarom is het bij de bereiding van keramisch aluminiumnitride-substraat erg belangrijk om de juiste sintermethode en sinteradditieven te selecteren, niet alleen om een eutectische fase bij lage temperatuur te vormen om het compacte lichaam te bevorderen, maar ook om zuurstofonzuiverheden te verwijderen om de thermische eigenschappen te verbeteren. geleidbaarheid. De selectie en dosering van sinteradditieven moet echter strikt worden gecontroleerd om negatieve effecten op de thermische geleidbaarheid en buigsterkte te voorkomen. Om de prestaties van keramische substraten van aluminiumnitride te verbeteren, is het in de toekomst nog steeds noodzakelijk om het sinterproces en het formuleringssysteem verder te optimaliseren om te voldoen aan de behoeften van hogere toepassingsniveaus.
