氮化鋁(AlN)陶瓷作為一種新型的電子器件封裝基板材料,具有熱導(dǎo)率高、強度高、熱膨脹系數(shù)低、介電損耗小、耐高溫及化學(xué)腐蝕,絕緣性好,而且無毒環(huán)保等優(yōu)良性能,是被國內(nèi)外一致看好很具有發(fā)展前景的陶瓷材料之一。作為一種非常適合用于高功率、高引線和大尺寸芯片封裝基板材料,氮化鋁陶瓷基板的熱導(dǎo)率一直是行業(yè)內(nèi)關(guān)注研究的難題,目前商用氮化鋁基板的熱導(dǎo)率距離其理論熱導(dǎo)率還有很大的差距,因此,在降低氮化鋁陶瓷燒結(jié)溫度的同時研制出更高熱導(dǎo)率的氮化鋁陶瓷基板,對于電子器件的快速發(fā)展有著重大意義。要想制備出熱導(dǎo)率更高的氮化鋁基板,就要從其導(dǎo)熱原理出發(fā),探究究竟哪些因素影響了熱導(dǎo)率。良好的粘結(jié)劑可起到形狀維持的作用,且有效減少坯體變形和脫脂缺陷的產(chǎn)生。溫州耐溫氮化硼品牌
氮化鋁粉體的制備工藝主要有直接氮化法和碳熱還原法,此外還有自蔓延合成法、高能球磨法、原位自反應(yīng)合成法、等離子化學(xué)合成法及化學(xué)氣相沉淀法等。直接氮化法:直接氮化法就是在高溫的氮氣氣氛中,鋁粉直接與氮氣化合生成氮化鋁粉體,其化學(xué)反應(yīng)式為2Al(s)+N2(g)→2AlN(s),反應(yīng)溫度在800℃-1200℃。其優(yōu)點是工藝簡單,成本較低,適合工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。其缺點是鋁粉表面有氮化物產(chǎn)生,導(dǎo)致氮氣不能滲透,轉(zhuǎn)化率低;反應(yīng)速度快,反應(yīng)過程難以控制;反應(yīng)釋放出的熱量會導(dǎo)致粉體產(chǎn)生自燒結(jié)而形成團聚,從而使得粉體顆粒粗化,后期需要球磨粉碎,會摻入雜質(zhì)。舟山多孔氮化鋁粉體價格高溫自蔓延合成法的本質(zhì)與鋁粉直接氮化法相同,但該法不需要在高溫下對Al粉進行氮化。
AlN陶瓷金屬化的方法主要有:化學(xué)鍍金屬化法是在沒有外電流通過的情況下,利用還原劑將溶液中的金屬離子還原在呈催化活性的物體表面上,在物體表面形成金屬鍍層。化學(xué)鍍法金屬化的結(jié)合強度很大程度上依賴于基體表面的粗糙度,在一定范圍內(nèi),基體表面的粗糙度越大,結(jié)合強度越高;另一方面,化學(xué)鍍金屬化法的附著性不佳,且金屬圖形的制備仍需圖形化工藝實現(xiàn)。激光金屬化法利用激光的熱效應(yīng)使AlN表面發(fā)生熱分解,直接生成金屬導(dǎo)電層。激光照射到AlN陶瓷表面后,陶瓷表面吸收激光的能量,表面溫度上升。當(dāng)AlN表面溫度達到熱分解溫度時,AlN表面就會發(fā)生熱分解,析出金屬鋁。具有成本低、效率高、設(shè)備維護簡單等優(yōu)點,在生產(chǎn)實踐中得到了較廣的應(yīng)用。但是,激光金屬化也同樣面臨著許多問題,如:金屬化層表面生成團聚物并呈多孔性,金屬化層的附著性差和金屬厚度不均等。
目前,氮化鋁也存在一些問題。其一是粉體在潮濕的環(huán)境極易與水中羥基形成氫氧化鋁,在AlN粉體表面形成氧化鋁層,氧化鋁晶格溶入大量的氧,降低其熱導(dǎo)率,而且也改變其物化性能,給AlN粉體的應(yīng)用帶來困難。抑制AlN粉末的水解處理主要是借助化學(xué)鍵或物理吸附作用在AlN顆粒表面涂覆一種物質(zhì),使之與水隔離,從而避免其水解反應(yīng)的發(fā)生。目前抑制水解處理的方法主要有:表面化學(xué)改性和表面物理包覆。其二是氮化鋁的價格高居不下,每公斤上千元的價格也在一定程度上限制了它的應(yīng)用。制備氮化鋁粉末一般都需要較高的溫度,從而導(dǎo)致生產(chǎn)制備過程中的能耗較高,同時存在安全風(fēng)險,這也是一些高溫制備方法無法實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的主要弊端。再者是生產(chǎn)制備過程中的雜質(zhì)摻入或者有害產(chǎn)物的生成問題,例如碳化還原反應(yīng)過量碳粉的去除問題,以及化學(xué)氣相沉積法的氯化氫副產(chǎn)物的去除問題,這都要求制備氮化鋁的過程中需對反應(yīng)產(chǎn)物進行提純,這也導(dǎo)致了生產(chǎn)制備氮化鋁的成本居高不下。氮化鋁陶瓷基板具有導(dǎo)熱效率高、力學(xué)性能好、耐腐蝕、電性能優(yōu)、可焊接等特點。
結(jié)晶氮化鋁:無色斜方品系結(jié)晶工業(yè)品為淡黃色或深黃色結(jié)晶。密度2. 398}!cm3。加熱到lUU℃分解釋放出氯化氫。溶于水、無水乙醇、,微溶于鹽酸,其水溶液呈酸性。易潮解,在濕空氣中水解生成氯化氫白色煙霧。由煤,堿石粉經(jīng)沸騰焙燒,再經(jīng)粉碎后與ir}酸反應(yīng).經(jīng)澄清后,把清液濃縮,析出結(jié)晶,固液分離制得。主要用于情密鑄造模殼的硬化劑,木材防腐劑,造紙施膠沉淀劑,石汕1一業(yè)加氫裂化催化劑單體的原料。也用干羊毛的精制、染色。以及飲用水、含高氟水‘工業(yè)水的處理,含油污水凈化。氮化鋁陶瓷是以氮化鋁(AIN)為主晶相的陶瓷。湖州球形氮化鋁價格
氮化鋁材料有陶瓷型和薄膜型兩種。溫州耐溫氮化硼品牌
氮化鋁陶瓷低溫?zé)Y(jié)助劑的選擇:在燒結(jié)過程中通過添加一些低熔點的燒結(jié)助劑,可以在氮化鋁燒結(jié)過程中產(chǎn)生液相,促進氮化鋁胚體的致密燒結(jié)。此外,一些燒結(jié)助劑除了能夠產(chǎn)生液相促進燒結(jié),還能夠與氮化鋁晶格中的氧雜質(zhì)反應(yīng),起到去除氧雜質(zhì)凈化晶格的作用,從而提高AlN陶瓷的熱導(dǎo)性能。然而,燒結(jié)助劑不能盲目的添加,添加的量也要適宜,否則可能會產(chǎn)生不利的作用,燒結(jié)助劑會引入第二相,第二相的分布控制對熱導(dǎo)率影響較大。經(jīng)研究,在選擇氮化鋁陶瓷低溫?zé)Y(jié)助劑時應(yīng)參照以下幾點:添加劑熔點較低,能夠在較低的燒結(jié)溫度下形成液相,通過液相促進燒結(jié);添加劑能夠與Al2O3反應(yīng),去除氧雜質(zhì),凈化AlN晶格,進而提高熱導(dǎo)率;添加劑不與AlN反應(yīng),避免缺陷的產(chǎn)生;添加劑不會誘發(fā)AlN發(fā)生分解和氧化產(chǎn)生Al2O3和AlON,避免氮化鋁陶瓷熱導(dǎo)率急劇降低。溫州耐溫氮化硼品牌
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