东莞耐温氮化铝

氮化铝（AlN）陶瓷作为一种新型的电子器件封装基板材料，具有热导率高、强度高、热膨胀系数低、介电损耗小、耐高温及化学腐蚀，绝缘性好，而且无毒环保等优良性能，是被国内外一致看好很具有发展前景的陶瓷材料之一。作为一种非常适合用于高功率、高引线和大尺寸芯片封装基板材料，氮化铝陶瓷基板的热导率一直是行业内关注研究的难题，目前商用氮化铝基板的热导率距离其理论热导率还有很大的差距，因此，在降低氮化铝陶瓷烧结温度的同时研制出更高热导率的氮化铝陶瓷基板，对于电子器件的快速发展有着重大意义。要想制备出热导率更高的氮化铝基板，就要从其导热原理出发，探究究竟哪些因素影响了热导率。氮化铝陶瓷具有高热导率、好的抗热冲击性、高温下依然拥有良好的力学性能。东莞耐温氮化铝

提高氮化铝陶瓷热导率的途径：加入适当的烧结助剂，引入添加剂主要有两方面的作用：促进氮化铝陶瓷致密化。氮化铝是共价化合物，具有熔点高、自扩散系数小的特点，一般难以烧结致密，使用添加剂可以在较低温度产生液相，润湿晶粒，从而达到致密化。净化晶格。氮化铝低氧有很强的亲和力，晶格中经常固溶了氧，产生铝空位，降低了声子的平均自由程，热导率也因此降低。合适的添加剂可以有效与晶格中氧反应生成第二相，净化晶格，提高热导率。大量的研究表明，稀土金属氧化物和氟化物、碱土金属氧化物和氟化物等均可以作为助烧剂提高氮化铝的热导率。但添加剂的量应适当，过多会增加杂质含量，从而影响热导率；过少又起不到烧结助剂的作用。复合助剂比单一的添加剂能更有效的提高热导率，同时还能降低烧结温度。温州陶瓷氧化铝厂家直销氮化铝防导热性好，热膨胀系数小，是良好的耐热冲击材料。

活性金属钎焊法是在普通钎料中加入一些化学性质较为活泼的过渡元素如：Ti、Zr、Al、Nb、V等。一定温度下，这些活泼元素会与陶瓷基板在界面处发生化学反应，形成反应过渡层，如图7所示。反应过渡层的主要产物是一些金属间化合物，并具有与金属相同的结构，因此可以被熔化的金属润湿。共烧法是通过丝网印刷工艺在AlN陶瓷生片表面涂刷一层难熔金属（Mo、W等）的厚膜浆料，一起脱脂烧成，使导电金属与AlN陶瓷烧成为一体结构。共烧法根据烧结温度的高低可分为低温共烧(LTCC)和高温共烧(HTCC)两种方式，低温共烧基板的烧结温度一般为800-900℃，而高温共烧基板的烧结温度为1600-1900℃。烧结后，为了便于芯片引线键合及焊接，还需在金属陶瓷复合体的金属位置镀上一层Sn或Ni等熔点较低的金属。

氧杂质对热导率的影响：AIN极易发生水解和氧化，使氮化铝表面发生氧化，导致氧固溶入AIN晶格中形成铝空位缺陷，这样就会导致声子散射增加，平均自由程降低，热导率也随之降低。因此，为了提高热导率，加入合适的烧结助剂来除去晶格中的氧杂质是一种有效的办法。氮化铝陶瓷的烧结的关键控制要素：AlN是共价化合物，原子的自扩散系数小，键能强，导致很难烧结致密，其熔点高达3000℃以上，烧结温度更是高达1900℃以上，如此高的烧结温度严重制约了氮化铝在工业上的实际应用。此外，AlN表层的氧杂质是在高温下才开始向其晶格内部扩散的，因此低温烧结还有另外一个作用，即延缓烧结时表层的氧杂质向AlN晶格内部扩散，减少晶格内的氧杂质，因此制备高热导率的AlN陶瓷材料，低温烧结技术的研究势在必行。目前工业上，氮化铝陶瓷的烧结有多种方式，可以根据实际需求，采取不同的烧结方法来获得致密的陶瓷体，无论用什么烧结方式，细化氮化铝原始粉料以及添加适宜的低温烧结助剂能够有效降低氮化铝陶瓷的烧结温度。氮化铝陶瓷成为新一代大规模集成电路、半导体模块电路及大功率器件的理想散热和封装材料。

影响氮化铝陶瓷热导率的因素：致密度：根据氮化铝的热传导性能，低致密度的样品存在的大量气孔，会影响声子的散射，降低其平均自由程，进而降低氮化铝陶瓷的热导率。同时，低致密度的样品其机械性能也可能达不到相关应用要求。因此，高致密度是氮化铝陶瓷具有高热导率的前提。显微结构：氮化铝陶瓷的显微组织结构与其热力学性能有着一一对应，显微结构包括晶粒尺寸、形貌和晶界第二相的含量及分布等。实际的氮化铝陶瓷为多相组成的多晶体，它主要由氮化铝晶相、铝酸盐第二相（晶界相）以及气孔等缺陷组成。除了对氮化铝的晶格缺陷进行研究外，许多人还对氮化铝的晶粒、晶界形貌、晶界相的组成、性质、含量、分布、以及它们与热导率的关系进行了较广研究，一般认为铝酸盐第二相的分布对热导率的影响很为重要。结晶氮化铝主要用于情密铸造模壳的硬化剂，木材防腐剂，造纸施胶沉淀剂。东莞耐温氮化铝

直至980℃，氮化铝在氢气及二氧化碳中仍相当稳定。东莞耐温氮化铝

热导率K在声子传热中的关系式为：K=1/3cvλ；上式c为陶瓷体本身的热容，v为声子的平均运动速度，λ为声子的平均自由程。材料本身的热容（c）接近常数，氮化铝的热容大是氮化铝的热导率高的原因之一，声子速度（v）与晶体密度和弹性力学性质有关，也可视为常数，所以，声子的传播距离（平均自由程），是影响很终宏观上氮化铝陶瓷的热导率表现的关键。所以我们通过氮化铝内部声子的热传导机理可知，要想热导率高，就要使声子的传播更远（自由程大），也即减少传播的阻力，这种阻力一般来自于声子扩散过程中的各种散射。烧结后的陶瓷内部通常会有各种晶体缺陷、杂质、气孔以及引入的第二相，这些因素的作用使声子发生散射，也就影响了很终的热导率。通过不断研究证实，在众多影响AlN陶瓷热导率因素中，AlN陶瓷的显微结构、氧杂质含量尤为突出。东莞耐温氮化铝

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