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 。氮化铝膜在微电子和光电子器件、衬底材料、绝缘层材料、封装材料上有着十分广阔的应用前景。由于它的声表面波速度高,具有压电性,可用作声表面波器件。此外,氮化铝还具有良好的耐磨损和耐腐蚀性能,可用作防护膜。氮化铝膜很早用化学气相沉积(CVI)制备,其沉积温度高达1000摄氏度以上。后来,通过采用等离子体增强化学气相沉积,或用物相沉积((PVD)方法,其沉积温度逐步降到500摄氏度以下、甚至可以在接近室温条件下沉积。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。此外,也曾沉积出非晶氮化铝膜。利用氮化铝陶瓷能耐铁、铝等金属和合金的溶蚀性能,可用作Al、Cu等金属熔炼的坩埚和浇铸模具材料。广州导热氮化硼销售公司
AlN陶瓷基片的烧结工艺:烧结助剂及其添加方式,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,而实际AlN基板中由于存在氧杂质等各种缺陷,热导率低于其理论值,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。常用的烧结助剂主要是以碱土金属和稀土元素的化合物为主,单元烧结助剂烧结能力往往很有限,通常要配合1800℃以上烧结温度、较长烧结时间及较多含量的烧结助剂等条件。烧结过程中如果只采用一种烧结助剂,所需要的烧结温度难以降低,生产成本较高。二元或多元烧结助剂各成分间相互促进,往往会得到更加明显的烧结效果。目前,助烧剂引入的方式一般有2种,一种是直接添加,另一种是以可溶性硝酸盐形式制成前驱体原位生成烧结助剂。后者所生成的烧结助剂组元分布更为均匀,颗粒更为细小,比表面能更大。广州导热氮化硼销售公司通过将导热能力优异的AlN纳米颗粒添加到环氧树脂中,可有效提高材料的热导率和强度。
薄膜法是通过真空镀膜技术在AlN基板表面实现金属化。通常采用的真空镀膜技术有离子镀、真空蒸镀、溅射镀膜等。但金属和陶瓷是两种物理化学性质完全不同的材料,直接在陶瓷基板表面进行金属化得到的金属化层的附着力不高,并且陶瓷基板与金属的热膨胀系数不匹配,在工作时会受到较大的热应力。为了提高金属化层的附着力和减小陶瓷与金属的热应力,陶瓷基板一般采用多层金属结构。直接覆铜法(DBC)是一种基于陶瓷基板发展起来的陶瓷表面金属化方法,基本原理是:在弱氧化环境中,与陶瓷表面连接的金属铜表面会被氧化形成一层Cu[O]共晶液相,该液相对互相接触的金属铜和陶瓷基板表面都具有良好润湿效果,并在界面处形成CuAlO2等化合物使金属铜能够牢固的敖接在陶瓷表面,实现陶瓷表面的金属化。而AlN基板具有较强的共价键,金属铜直接覆着在其表面的附着力不高,因此必须进行预处理来改善其与Cu的附着力。一般先对其表面进行氧化,生成一层薄Al2O3,通过该氧化层来实现与金属铜的连接。
直接覆铜陶瓷基板是基于氧化铝陶瓷基板的一种金属化技术,利用铜的含氧共晶液直接将铜敷接在陶瓷上,在铜与陶瓷之间存在很薄的过渡层。由于AlN陶瓷对铜几乎没有浸润性能,所以在敷接前必须要对其表面进行氧化处理。由于DBC基板的界面靠很薄的一层共晶层粘接,实际生产中很难控制界面层的状态,导致界面出现空洞。界面孔洞率不易控制,在承受大电流时,界面空洞周围会产生较大的热应力,导致陶瓷开裂失效,因此还有必要进行相关基础理论研究和工艺条件的优化。活性金属钎焊陶瓷基板是利用钎料中含有的少量活性元素,与陶瓷反应形成界面反应层,实现陶瓷金属化的一种方法。活性钎焊时,通过钎料的润湿性和界面反应可使陶瓷和金属形成致密的界面,但残余热应力大是陶瓷金属化中普遍存在的问题。氮化铝的热导率主要由晶体缺陷和声子自身对声子散射控制。
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。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。广州导热氮化硼销售公司
氮化铝有较高的传热能力,至使氮化铝被大量应用于微电子学。广州导热氮化硼销售公司
影响氮化铝陶瓷热导率的因素:影响氮化铝陶瓷热导率的主要因素有晶格的氧含量、致密度、显微结构、粉体纯度等。氧含量及杂质:对于氮化铝陶瓷来说,由于它对氧的亲和作用强烈,氧杂质易于在烧结过程中扩散进入AlN晶格,与多种缺陷直接相关,是影响氮化铝热导率的很主要根源。在声子-缺陷的散射中,起主要作用的是杂质氧和氧化铝的存在,由于氮化铝易于水解和氧化,表面形成一层氧化铝膜,氧化铝溶入氮化铝晶格中产生铝空位。使得氮化铝晶格出现非谐性,影响声子散射,从而使氮化铝陶瓷热导率急剧降低。广州导热氮化硼销售公司
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