在電子封裝領域，氮化鋁陶瓷與其他封裝材料相比，具有更高擊穿電場、更短吸收截止邊和更好散熱性等，因而成為新一代理想的封裝材料。目前，氮化鋁陶瓷基片廣泛應用于集成電路芯片載體、光電子集成電路功能模塊、IGBT模塊、高功率無線通信、傳感器、微模塊等領域。

而實際應用中，氮化鋁陶瓷材料的表面質量和加工精度對器件的性能和使用壽命具有重要影響，例如：在電子封裝中，氮化鋁陶瓷基片的輕量化和超光滑表面能夠減小體積，還能降低內阻，有利于芯片的散熱。其應用中通常要求表面超光滑，表面粗糙度Ra ≤ 8 nm，損傷深度達到納米級別；在集成電路芯片應用中，氮化鋁陶瓷基片經過拋光后的表面精度需要滿足RMS < 2 nm。而氮化鋁陶瓷的高硬度、高脆性和低斷裂韌性，使之在加工過程中容易產生表面缺陷和亞表面損傷。如何獲得高質量的平坦化加工表面，提高加工效率，減少加工中出現的缺陷和損傷，一直都是超精密加工領域的研究熱點。

氮化鋁陶瓷作為脆硬材料在加工過程中容易產生脆性斷裂引起加工表面產生破碎層、脆性裂紋、殘余應力、塑性變形區等一系列表面缺陷。陶瓷基板在LED器件等應用中主要面對熱力學環境的工作條件，因而上述缺陷會極大地影響基板的性能，降低器件的使用穩定性和壽命。因此，實現氮化鋁陶瓷基板表面的近無損傷加工是十分必要的。

目前，氮化鋁陶瓷基片的加工方法主要以拋光磨削為主，以其他超精密加工方法為輔，來確保成品基片的高度完整性。為了獲得表面質量較高的氮化鋁陶瓷基板，主要采用化學機械拋光、磁流變拋光、ELID磨削、激光加工、等離子輔助拋光以及復合拋光等超精密加工方法。

1.化學機械拋光工藝

化學機械拋光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)是目前半導體行業使用最廣泛的全局平坦化技術，目前氮化鋁陶瓷的CMP研究已經取得了一系列的進展。

在化學機械拋光中，材料的去除是通過化學和機械綜合作用，加工后的氮化鋁表面容易出現微裂紋，產生亞表面損傷。此外，在拋光工藝中，研磨液易造成污染，需要專門工藝處理，并且磨料容易對拋光墊造成磨損，需要定期對拋光墊修正。目前，用于氮化鋁的磨料、拋光墊種類、拋光工藝不如碳化硅成熟，有待進一步深入研究。

2.電解內修整ELID磨削工藝

電解內修整(Electrolytic Inprocess Dressing, ELID)輔助磨削是用砂輪通過電刷接電源正極，根據砂輪的形狀制造一個導電性能良好的電極接電源的負極，電極與砂輪表面之間有一定的間隙，從噴嘴中噴出的具有電解作用的磨削液進入間隙后，在電流的作用下，砂輪的金屬基體作為陽極被電解，使砂輪中的磨粒露出表面，形成一定的出刀距離和容屑空間。隨著電解過程的進行，在砂輪表面逐漸形成一層鈍化膜，阻止電解過程的繼續進行，使砂輪損耗不致太快，當砂輪表面的磨粒磨損后，鈍化膜被工件材料刮擦去除繼續進行，以對砂輪表面進一步修整。

ELID磨削技術是將傳統磨削、研磨、拋光結合為一體的復合鏡面加工技術，具有高效性、工藝簡單、磨削質量高等特點，并且使用的磨削液為弱電解質的水溶液，對機床和工件沒有腐蝕作用，裝置簡單，適合推廣。但在磨削過程中由于修正電流的變化容易導致氧化層不連續，工件表面容易不平整，磨削工件容易產生燒傷、殘余應力、裂紋等缺陷。

3. 激光加工

激光加工是一種無接觸加工、無刀具磨損、高精度以及靈活性強的先進加工技術，是適合脆硬型陶瓷材料的一種加工方法。其工作原理是光能通過透鏡聚焦后達到極高的能量密度，使材料在高溫下分解。激光加工方法成本低、效率高，但是難以控制產品的精度和表面質量。

4.磁流變拋光工藝

磁流變拋光(Magnetorheological Finishing, MRF)是給工件與運動盤之間施加高強

度的梯度磁場。運動盤內有大量磁流變液，拋光開始時，磁極發生強大磁場致使磁流變液從牛頓流體變成黏度較大的Bingham流體。在這個過程中，磁流變拋光液中的磁性粉粒會沿著磁場分布線形成鏈狀結構，拋光中的磨料會依附在鐵粉鏈狀結構表面，從而具有強剪切力，在工件運動過程中，通過流體動壓剪切實現工件表面的材料去除。

磁流變拋光技術是介于接觸式拋光與非接觸式拋光的一種拋光方法。其與傳統拋光方法相比，具有拋光精度高，無刀具磨損、堵塞現象，去除率高且不引入亞表面損傷等優點。但是磁流變液在使用過程中由于導磁粒子因相互摩擦存在磨損，磁流變液在使用期間需要密封，導致制備過程復雜、成本高昂，不利于大規模產業化使用，一般該方法用于光學零件加工的最后一道工序。

5.等離子輔助拋光工藝

等離子輔助拋光(Plasma Assisted Polishing, PAP)是一種干式拋光技術。由于其結合了等離子體輻照對表面進行改性，可通過超低壓或者使用軟磨料去除改性層，因而常被用于加工難處理材料。

目前，等離子體輔助拋光由于受磨石的影響，材料的去除率相對于其他加工工藝較低，并且PAP的加工設備昂貴，不適用于大規模加工。

6.復合拋光工藝

對于典型的硬脆性材料，非接觸式的加工方法，如化學腐蝕和激光拋光等，往往存在環境污染、加工成本高、加工效率低等問題。與之相比，接觸式的磨粒加工方法包括金剛石磨削和游離磨粒拋光，雖然加工效率高，工件形狀精度好，但會引入嚴重的表面和亞表面損傷，只適合粗加工，必須搭配刻蝕或拋光工序來實現損傷層的去除和應力釋放。

從上述分析可以看出，單一的加工方法無法同時具有各種優勢，為提高氮化鋁陶瓷基板加工表面質量和加工效率，國內外學者也采用多種加工手段進行復合拋光技術研究，常見的復合拋光工藝有超聲振動輔助磨削、超聲波磨料水射流拋光以及超聲輔助固結磨粒化學機械拋光等。

目前，化學機械拋光仍是氮化鋁陶瓷最主要的平坦化超精密加工方法，并以其他超精密加工方法為輔。由于氮化鋁陶瓷屬于典型脆硬型材料，現階段精密加工技術仍存在一些問題，例如目前加工工藝難以實現大批量生產，加工成本居高不下；化學機械拋光中的研磨液、磨料、拋光墊種類較少，加工效率偏低；在表面質量和加工效率約束下，加工工藝參數選擇尚未明確，需進行深入的研究，為實現氮化鋁陶瓷高效低損傷精密加工提供技術支撐。

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