氮化铝陶瓷是一种高技术新型陶瓷。氮化铝基板具有极高的热导率,无毒、耐腐蚀、耐高温,热化学稳定性好等特点,是大规模集成电路,半导体模块电路和大功率器件的理想封装材料、散热材料、电路元件及互连线承载体。也是提高高分子材料热导率和力学性能的很佳添加料,氮化铝陶瓷还可用作熔炼有色金属和半导体材料砷化镓的坩埚、热电偶的保护管、高温绝缘件、微波介电材料、耐高温、耐腐蚀结构陶瓷及透明氮化铝微波陶瓷制品,用作高导热陶瓷生产原料及树脂填料等。氮化铝是电绝缘体,介电性能良好。砷化镓表面的氮化铝涂层,能保护它在退火时免受离子的注入。氮化铝可用作高导热陶瓷生产原料、AlN陶瓷基片原料、树脂填料等。高温自蔓延合成法的本质与铝粉直接氮化法相同,但该法不需要在高温下对Al粉进行氮化。上海多孔氮化铝粉体厂家
氮化铝陶瓷基片制造并非易事:氮化铝的很大特点是热膨胀系数(CTE)与半导体硅(Si)相当,且热导率高,理论上氮化铝热导率可达到320W/(m·K),但成本很高。由于制备氮化铝陶瓷的重点原料氮化铝粉体制备工艺复杂、能耗高、周期长、价格昂贵,国内的氮化铝粉体很大程度上依赖进口。原料的批次稳定性、成本也成为国内氮化铝陶瓷基片材料制造的瓶颈。氮化铝基板生产呈地区集中状态,美国、日本、德国等国家和地区是全球很主要的电子元件生产和研发中心,在氮化铝陶瓷基片的研究已远早于国内。日本已有较多企业研发和生产氮化铝陶瓷基片,目前是全球很大的氮化铝陶瓷基片生产国。温州球形氮化硼供应商氮化铝膜是指用气相沉积、液相沉积、表面转化或其它表面技术制备的氮化铝覆盖层。
机械连接法的特点是采取合理的结构设计将AlN基板与金属连接在一起,主要有热套连接和螺栓连接两种。机械连接方法具有工艺简单,可行性好等特点,但它常常会产生应力集中,并且不适用于高温环境。厚膜法是通过丝网印刷在AlN基板表面涂刷一层导体浆料,经烧结形成引线接点及电路。厚膜导体浆料一般由导电金属粉末(Au、Ag、Cu等,粒度为1-5μm)、玻璃粘结剂和有机载体(包括表面活性剂、有机溶剂和增稠剂等)经混合球磨而成。其中导电金属粉末决定了浆料成膜后的电学性能和机械性能,玻璃粘结剂的作用是粘结导电金属粉末与基体材料并决定了两者之的粘结强度,有机载体作为溶剂将金属粉末与粘结剂混合在一起。
氮化铝粉体的制备工艺:高温自蔓延合成法:高温自蔓延合成法是直接氮化法的衍生方法,它是将Al粉在高压氮气中点燃后,利用Al和N2反应产生的热量使反应自动维持,直到反应完全,其化学反应式为:2Al(s)+N2(g)→2AlN(s);其优点是高温自蔓延合成法的本质与铝粉直接氮化法相同,但该法不需要在高温下对Al粉进行氮化,只需在开始时将其点燃,故能耗低、生产效率高、成本低。其缺点是要获得氮化完全的粉体,必需在较高的氮气压力下进行,直接影响了该法的工业化生产。化学气相沉淀法:它是在远高于理论反应温度,使反应产物蒸气形成很高的过饱和蒸气压,导致其自动凝聚成晶核,而后聚集成颗粒。氮化铝防导热性好,热膨胀系数小,是良好的耐热冲击材料。
提高氮化铝陶瓷热导率的途径:选择合适的烧结工艺,微波烧结:微波烧结是利用微波与介质的相互作用产生介电损耗使坯体整体加热的烧结方法。同时,微波可以使粉末颗粒活性提高,有利于物质的传递。微波烧结已成为一门新型的陶瓷烧结技术,它利用整体性自身加热,使材料加热的效率提高,升温速度加快,保温时间缩短,这有利于提高致密化速度并可以有效抑制晶粒生长,获得独特的性能和结构。放电等离子烧结:放电等离子烧结系统利用脉冲能、放电脉冲压力和焦耳热产生的瞬间高温场来实现烧结过程。SPS升温速度快、烧结时间短、能在较低温度下烧结,通过控制烧结组分与工艺能实现温度梯度场,可用于烧结梯度材料及大型工件等复杂材料。放电等离子烧结内每个颗粒均匀的自身发热使颗粒表现活化,因而具有很高的热导率,可在短时间内使烧结体致密化。氮化铝的热导率也很高,氮化铝在整个可见光和红外频段都具有很高的光学透射率。温州球形氮化硼供应商
大多数氮化铝膜为多晶,但已在蓝宝石基材上成功地外延生长制成单晶氮化铝膜。上海多孔氮化铝粉体厂家
氮化铝陶瓷是一种综合性能优良的新型陶瓷材料,具有优良的热传导性,可靠的电绝缘性,低的介电常数和介电损耗,无毒以及与硅相匹配的热膨胀系数等一系列优良特性,被认为是新一代高集成度半导体基片和电子器件的理想封装材料。另外,氮化铝陶瓷可用作熔炼有色金属和半导体材料砷化镓的坩埚、蒸发舟、热电偶的保护管、高温绝缘件,同时可作为耐高温耐腐蚀结构陶瓷、透明氮化铝陶瓷制品,因而成为一种具有较广应用前景的无机材料。陶瓷的透明度,一般指能让一定的电磁频率范围内的电磁波通过,如红外频谱区域中的电磁波若能穿透陶瓷片,则该陶瓷片为红外透明陶瓷。纯净的AlN陶瓷为无色透明晶体,具有优异的光学性能,可以用作制造电子光学器件装备的高温红外窗口和整流罩的耐热涂层。因此,氮化铝陶瓷在方面具有很好的应用。上海多孔氮化铝粉体厂家
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