질화알루미늄(AlN)은 1877년에 처음으로 합성되었지만 마이크로전자공학에서의 잠재적 응용은 1980년대 중반까지 고품질의 상업적으로 실행 가능한 재료의 개발에 박차를 가하지 못했습니다.

AIN은 질산알루미늄 형태입니다. 질산알루미늄은 특정 산화 상태가 -3인 질소 화합물이라는 점에서 질산알루미늄과 다른 반면, 질산염은 질산의 에스테르 또는 염을 나타냅니다. 이 물질의 결정 구조는 육각형 우르자이트입니다.

AIN 합성

AlN은 알루미나의 열탄소 환원 또는 알루미늄의 직접 질화를 통해 생성됩니다. 밀도는 3.33g/cm3이며 녹지는 않지만 2500°C 이상의 온도와 대기압에서 해리됩니다. 액체 형성 첨가제의 도움 없이 재료는 공유 결합되고 소결에 강합니다. 일반적으로 Y2O3 또는 CaO와 같은 산화물은 섭씨 1600도에서 1900도 사이의 온도에서 소결을 허용합니다.

질화알루미늄으로 만든 부품은 냉간 정수압 성형, 세라믹 사출 성형, 저압 사출 성형, 테이프 주조, 정밀 가공 및 건식 압착을 포함한 다양한 방법을 통해 제조할 수 있습니다.

주요 특징들

AlN은 알루미늄, 리튬 및 구리를 포함한 대부분의 용융 금속에 영향을 미치지 않습니다. 염화물과 빙정석을 포함한 대부분의 용융염에 영향을 받지 않습니다.

질화알루미늄은 높은 열전도율(170W/mk, 200W/mk 및 230W/mk)과 높은 체적 저항률 및 유전 강도를 가지고 있습니다.

물이나 습기에 노출되면 분말 형태로 가수분해되기 쉽습니다. 또한 산과 알칼리는 질화알루미늄을 공격합니다.

이 재료는 전기 절연체입니다. 도핑은 재료의 전기 전도성을 향상시킵니다. AIN은 압전 특성을 표시합니다.

애플리케이션

마이크로일렉트로닉스

AlN의 가장 큰 특징은 세라믹 소재 중 베릴륨 다음으로 높은 열전도율이다. 섭씨 200도 이하의 온도에서는 열전도율이 구리를 능가합니다. 이러한 높은 전도도, 체적 저항률 및 유전 강도의 조합을 통해 고전력 또는 고밀도 마이크로 전자 부품 어셈블리용 기판 및 패키징으로 사용할 수 있습니다. 옴 손실에 의해 생성된 열을 발산하고 부품을 작동 온도 범위 내에서 유지해야 하는 필요성은 전자 부품의 패킹 밀도를 결정하는 제한 요소 중 하나입니다. AlN 기판은 기존 및 기타 세라믹 기판보다 더 효과적인 냉각을 제공하므로 칩 캐리어 및 방열판으로 사용됩니다.

질화알루미늄은 모바일 통신 장치용 RF 필터에서 널리 상용화되고 있습니다. 질화알루미늄 층은 금속의 두 층 사이에 위치합니다. 상업 부문의 일반적인 응용 분야에는 레이저, 칩렛, 콜릿, 전기 절연체, 반도체 처리 장비의 클램프 링 및 마이크로웨이브 장치 패키징의 전기 절연 및 열 관리 부품이 포함됩니다.

기타 애플리케이션

AlN의 비용으로 인해 그 적용은 역사적으로 군사 항공 및 운송 분야로 제한되었습니다. 그러나 이 물질은 다양한 분야에서 광범위하게 연구되고 활용되었습니다. 그것의 유리한 특성으로 인해 여러 가지 중요한 산업 응용 분야에 적합합니다.

AlN의 산업 응용 분야에는 공격적인 용융 금속을 처리하기 위한 내화 복합재와 효율적인 열 교환 시스템이 포함됩니다.

이 물질은 갈륨 비소 결정 성장을 위한 도가니를 구성하는 데 사용되며 철강 및 반도체 생산에도 활용됩니다.

질화알루미늄에 대해 제안된 다른 용도로는 독성 가스에 대한 화학 센서가 포함됩니다. AIN 나노튜브를 활용하여 이러한 장치에 사용하기 위한 유사 1차원 나노튜브를 생산하는 것이 연구 대상이었습니다. 지난 20년 동안 자외선 스펙트럼에서 작동하는 발광 다이오드도 조사되었습니다. 탄성 표면파 센서에 박막 AIN을 적용하는 것이 평가되었습니다.