氮化鋁陶瓷的橢圓超聲輔助固結(jié)磨粒拋光研究*

李庚卓，吳勇波，汪 強(qiáng)

（南方科技大學(xué)，深圳 518055）

近年來(lái)，科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展以及新興產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)對(duì)集成電路芯片的集成度提出了越來(lái)越高的要求[1]。而集成度的提高又使得芯片單位面積內(nèi)的發(fā)熱量急劇增加，嚴(yán)重影響芯片的電學(xué)性能，因此采用散熱性能優(yōu)良的芯片載板對(duì)芯片進(jìn)行有效的散熱顯得尤為關(guān)鍵。作為芯片載板，相較于傳統(tǒng)的有機(jī)樹(shù)脂載板和金屬基覆銅板，陶瓷覆銅板憑借其良好的機(jī)械和熱學(xué)性能脫穎而出。目前常用的載板用陶瓷包括氧化鋁陶瓷、氧化鈹陶瓷和氮化鋁（AlN）陶瓷[2]。其中氧化鋁陶瓷較低的熱導(dǎo)率已經(jīng)不能滿(mǎn)足大功率器件散熱的需求；導(dǎo)熱性能優(yōu)異的氧化鈹陶瓷也因?yàn)槠涠拘院椭掳┨匦员幌拗拼笠?guī)模使用；相比之下，AlN 陶瓷展示出了優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)及電學(xué)綜合特性，擁有高的熱導(dǎo)率、較低的熱膨脹系數(shù)、可靠的電絕緣性、高的擊穿場(chǎng)強(qiáng)、低的介電常數(shù)和介電損耗以及良好的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)無(wú)毒無(wú)環(huán)境問(wèn)題，被視為最理想的高集成、大功率封裝載板材料[3]。

目前，AlN 陶瓷載板多為燒結(jié)而成，而燒結(jié)工藝無(wú)法滿(mǎn)足芯片封裝對(duì)載板尺寸精度和表面質(zhì)量的要求，后續(xù)需要進(jìn)行研磨和拋光。Takahashi等[4]用Al2O3和Cr2O3磨粒對(duì)AlN 陶瓷載板進(jìn)行濕式拋光得到了粗糙度Ra100nm 的平坦表面。Filatov 等[5]用金剛石磨粒對(duì)AlN 陶瓷進(jìn)行機(jī)械拋光，為避免產(chǎn)生過(guò)大的損傷層使用了較低的拋光壓力，導(dǎo)致加工速率極低，只有3.2μm/h。Zhou 等[6]發(fā)現(xiàn)，先用Al2O3磨料研磨再用SiO2磨漿對(duì)AlN 基片進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光可以得到Ra6nm 的超光滑表面?！?br>