Pratik uygulamalarda, yüksek ısı iletkenliği ve yüksek elektrik yalıtım özelliklerine ek olarak, alüminyum nitrür alt tabakaların birçok alanda yüksek bükülme mukavemetine sahip olması da gerekir. Şu anda, piyasada dolaşan alüminyum nitrürün üç noktalı bükülme mukavemeti genellikle 400 ~ 500 MPa'dır; bu, özellikle yüksek güvenilirlik gereksinimleri olan IGBT güç cihazları alanında alüminyum nitrür seramik substratların tanıtımını ve uygulamasını ciddi şekilde sınırlamaktadır. AlN malzemelerinin karmaşık üretim süreci ve yüksek üretim maliyeti nedeniyle, yerli AlN malzemelerinin çoğu hala yüksek ısı iletkenliği ve yüksek mukavemet uygulama gereksinimlerini karşılayamamaktadır.
Alüminyum nitrür seramik substratın hazırlanmasında, sinterleme yöntemlerinin ve sinterleme katkı maddelerinin seçimi genellikle yarı çabayla sonucun iki katıdır ve sinterleme katkı maddelerinin eklenmesi şu anda alüminyum nitrür seramiklerinin sinterlenmesi için yaygın bir yöntemdir. Bir yandan, düşük sıcaklıkta ötektik fazın oluşumu, sıvı faz sinterlemesinin gerçekleştirilmesi, kompakt gövdeyi teşvik eder; Öte yandan alüminyum nitrürdeki oksijen kirliliği giderilir, kafes iyileştirilir ve termal iletkenlik artar. Şu anda, AlN seramiklerinin sinterlenmesinde kullanılan sinterleme katkı maddeleri esas olarak Y2O3, CaO, Yb2O3, Sm2O3, Li2O3, B2O3, CaF2, YF3, CaC2, vb. veya bunların karışımlarını içerir.
Sinterlenmiş alüminyum nitrür seramik formül sisteminde, Y2O3 ağırlıkça %3,5'ten yüksek olduğunda Y-Al-O içeriği önemli ölçüde artar ve sinterleme işleminde topaklanır. Y3Al5O12'nin düşük ısı iletkenliği nedeniyle (yaklaşık 9 W/ (m·K)), alüminyum nitrür seramik ürünlerinin sinterleme sonrası ısı iletkenliği ciddi şekilde etkilenir. CaF2 ve Li2O içeriği ağırlıkça %1,33'ten yüksek olduğunda, florür ve Li içeren bileşiklerin buharlaşmasından dolayı, sinterleme işlemi sırasında sinterlenmiş alüminyum nitrür seramik gövdenin gözenekliliği artar ve seramiğin yoğunluğu azalır. Bu da sinterleme sonrasında alüminyum nitrür seramik ürünlerinin bükülme mukavemetinde keskin bir düşüşe neden olur. Her katkı maddesi minimum değerin altında olduğunda, mekanik özellikleri artırma etkisi oynatılamaz veya etki çok küçüktür.
Özetle, pratik uygulamalarda alüminyum nitrür seramik substrat, yüksek ısı iletkenliği, yüksek elektrik yalıtım özellikleri ve yüksek bükülme mukavemeti gibi kapsamlı gereksinimlerle karşı karşıyadır, ancak piyasada dolaşan ürünlerin bükülme mukavemeti genellikle düşüktür ve bu da onun endüstrideki geniş uygulamasını sınırlamaktadır. IGBT güç cihazları gibi yüksek güvenilirliğe sahip alanlar. Aynı zamanda yerli AlN malzemesinin, karmaşık üretim süreci ve yüksek üretim maliyeti nedeniyle yüksek ısı iletkenliği ve yüksek mukavemet uygulama ihtiyaçlarını karşılaması zordur. Bu nedenle, alüminyum nitrür seramik substratın hazırlanmasında, yalnızca kompakt gövdeyi teşvik etmek için düşük sıcaklıkta bir ötektik faz oluşturmak için değil, aynı zamanda termal performansı iyileştirmek için oksijen safsızlıklarını gidermek için uygun sinterleme yönteminin ve sinterleme katkı maddelerinin seçilmesi çok önemlidir. iletkenlik. Bununla birlikte, ısıl iletkenlik ve bükülme mukavemeti üzerindeki olumsuz etkileri önlemek için sinterleme katkı maddelerinin seçimi ve dozajının sıkı bir şekilde kontrol edilmesi gerekir. Gelecekte, alüminyum nitrür seramik alt tabakaların performansını artırmak amacıyla, sinterleme prosesinin ve formülasyon sisteminin daha yüksek uygulama seviyelerinin ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde daha da optimize edilmesi gerekmektedir.
