氮化铝是一种综合性能优良的陶瓷材料,由于氮化铝是共价化合物,自扩散系数小,熔点高,导致其难以烧结,直到20世纪50年代,人们才成功制得氮化铝陶瓷,并作为耐火材料应用于纯铁、铝以及铝合金的熔炼。自20世纪70年代以来,随着研究的不断深入,氮化铝的制备工艺日趋成熟,其应用范围也不断扩大。尤其是进入21世纪以来,随着微电子技术的飞速发展,电子整机和电子元器件正朝微型化、轻型化、集成化,以及高可靠性和大功率输出等方向发展,越来越复杂的器件对基片和封装材料的散热提出了更高要求,进一步促进了氮化铝产业的蓬勃发展。氮化铝要以热压及焊接式才可制造出工业级的物料。宁波微米氮化铝粉体哪家好
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。温州微米氮化铝粉体由于铝和氮的原子序数小,氮化铝本身具有很高的热导率。
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。
AlN陶瓷金属化的方法主要有:化学镀金属化法是在没有外电流通过的情况下,利用还原剂将溶液中的金属离子还原在呈催化活性的物体表面上,在物体表面形成金属镀层。化学镀法金属化的结合强度很大程度上依赖于基体表面的粗糙度,在一定范围内,基体表面的粗糙度越大,结合强度越高;另一方面,化学镀金属化法的附着性不佳,且金属图形的制备仍需图形化工艺实现。激光金属化法利用激光的热效应使AlN表面发生热分解,直接生成金属导电层。激光照射到AlN陶瓷表面后,陶瓷表面吸收激光的能量,表面温度上升。当AlN表面温度达到热分解温度时,AlN表面就会发生热分解,析出金属铝。具有成本低、效率高、设备维护简单等优点,在生产实践中得到了较广的应用。但是,激光金属化也同样面临着许多问题,如:金属化层表面生成团聚物并呈多孔性,金属化层的附着性差和金属厚度不均等。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。
氮化铝粉体的制备工艺:碳热还原法:碳热还原法就是将混合均匀的Al2O3和C在N2气氛中加热,首先Al2O3被还原,所得产物Al再与N2反应生成AlN,其化学反应式为:Al2O3(s)+3C(s)+N2(g)→2AlN(s)+3CO(g);其优点是原料丰富,工艺简单;粉体纯度高,粒径小且分布均匀。其缺点是合成时间长,氮化温度较高,反应后还需对过量的碳进行除碳处理,导致生产成本较高。高能球磨法:高能球磨法是指在氮气或氨气气氛下,利用球磨机的转动或振动,使硬质球对氧化铝或铝粉等原料进行强烈的撞击、研磨和搅拌,从而直接氮化生成氮化铝粉体的方法。其优点是:高能球磨法具有设备简单、工艺流程短、生产效率高等优点。其缺点是:氮化难以完全,且在球磨过程中容易引入杂质,导致粉体的质量较低。利用氮化铝陶瓷具有较高的室温和高温强度,膨胀系数小,导热性好的特性。绍兴片状氮化硼品牌
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。宁波微米氮化铝粉体哪家好
目前,AlN陶瓷烧结气氛有3种:中性气氛、还原型气氛和弱还原型气氛。中性气氛采用常用的N2、还原性气氛采用CO,弱还原性气氛则使用H2。在还原气氛中,AlN陶瓷的烧结时间及保温时间不宜过长,且其烧结温度不能过高,以免AlN被还原。而在中性气氛中不会出现上述情况,因此一般选择在氮气中烧结,以此获得性能更高的AlN陶瓷。在氮化铝陶瓷基板烧结过程中,除了工艺和气氛影响着产品的性能外,烧结助剂的选择也尤为重要。AlN烧结助剂一般是碱金属氧化物和碱土金属氧化物,烧结助剂主要有两方面的作用:一方面形成低熔点物相,实现液相烧结,降低烧结温度,促进坯体致密化;另一方面,高热导率是AlN基板的重要性能,而实现AlN基板中由于存在氧杂质等各种缺陷,热导率低于及理论值,加入烧结助剂可以与氧反应,使晶格完整化,进而提高热导率。选择多元复合烧结助剂,往往能获得比单一烧结助剂更好的烧结效果找到合适的低温烧结助剂,实现AlN低温烧结,就可以减少能耗、降低成本,便于进行连续生产。 宁波微米氮化铝粉体哪家好