氮化鋁陶瓷因具有高熱導率、低膨脹系數(shù)、度、耐腐蝕、電性能優(yōu)、光傳輸性好等優(yōu)異特性,是理想的大規(guī)模集成電路散熱基板和封裝材料。隨著我國電子信息產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,電子設備儀器的小型輕量化,以及混合集成度大幅提高,對散熱基板的導熱性能要求越來越高,氮化鋁陶瓷的熱導率較氧化鋁陶瓷高5倍以上,膨脹系數(shù)低,與硅芯片的匹配性更好,因此在大功率器件等領(lǐng)域,已逐漸取代氧化鋁基板,成為市場主流。但氮化鋁陶瓷基板行業(yè)進入技術(shù)壁壘高,全球市場中,具有量產(chǎn)能力的企業(yè)主要集中在日本,日本企業(yè)在國際氮化鋁陶瓷基板市場中處于壟斷地位,此外,中國臺灣地區(qū)也有部分產(chǎn)能。而隨著國內(nèi)市場對氮化鋁陶瓷基板的需求快速上升,在市場的拉動下,進入行業(yè)布局的企業(yè)開始增多,但現(xiàn)階段我國擁有量產(chǎn)能力的企業(yè)數(shù)量依然極少。直接氮化法的優(yōu)點是工藝簡單,成本較低,適合工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。麗水微米氮化硼價格
氮化鋁(AlN)具有高導熱、絕緣、低膨脹、無磁等優(yōu)異性能,是半導體、電真空等領(lǐng)域裝備的關(guān)鍵材料,特別是在航空航天、軌道交通、新能源汽車、高功率LED、5G通訊、電力傳輸、工業(yè)控制等領(lǐng)域功率器件中具有不可取代的作用。目前用于制備復雜形狀AlN陶瓷零部件的精密制備技術(shù)主要有模壓成型、注射成型、凝膠注模成型,它們均為有模制造技術(shù)。此外,陶瓷3D打印成型也可實現(xiàn)AlN陶瓷零部件的精密制造,但該方法用于氮化鋁陶瓷成型方面的研究較少,實際應用還有待于進一步的研究,故不在的討論范圍之內(nèi)。衢州多孔氮化鋁粉體哪家好氮化鋁由于造價高,只能用于磨損嚴重的部位。
AlN陶瓷金屬化的方法主要有:厚膜金屬化法是在陶瓷基板上通過絲網(wǎng)印刷形成封接用金屬層、導體(電路布線)及電阻等,通過燒結(jié)形成釬焊金屬層、電路及引線接點等。厚膜金屬化的步驟一般包括:圖案設計,原圖、漿料的制備,絲網(wǎng)印刷,干燥與燒結(jié)。厚膜法的優(yōu)點是導電性能好,工藝簡單,適用于自動化和多品種小批量生產(chǎn),但結(jié)合強度不高,且受溫度影響大,高溫時結(jié)合強度很低。直接覆銅法利用高溫熔融擴散工藝將陶瓷基板與高純無氧銅覆接到一起,所形成的金屬層具有導熱性好、附著強度高、機械性能優(yōu)良、便于刻蝕、絕緣性及熱循環(huán)能力高的優(yōu)點,但是后續(xù)也需要圖形化工藝,同時對AlN進行表面熱處理時形成的氧化物層會降低AlN基板的熱導率。
目前,AlN陶瓷燒結(jié)氣氛有3種:中性氣氛、還原型氣氛和弱還原型氣氛。中性氣氛采用常用的N2、還原性氣氛采用CO,弱還原性氣氛則使用H2。在還原氣氛中,AlN陶瓷的燒結(jié)時間及保溫時間不宜過長,且其燒結(jié)溫度不能過高,以免AlN被還原。而在中性氣氛中不會出現(xiàn)上述情況,因此一般選擇在氮氣中燒結(jié),以此獲得性能更高的AlN陶瓷。在氮化鋁陶瓷基板燒結(jié)過程中,除了工藝和氣氛影響著產(chǎn)品的性能外,燒結(jié)助劑的選擇也尤為重要。AlN燒結(jié)助劑一般是堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物,燒結(jié)助劑主要有兩方面的作用:一方面形成低熔點物相,實現(xiàn)液相燒結(jié),降低燒結(jié)溫度,促進坯體致密化;另一方面,高熱導率是AlN基板的重要性能,而實現(xiàn)AlN基板中由于存在氧雜質(zhì)等各種缺陷,熱導率低于及理論值,加入燒結(jié)助劑可以與氧反應,使晶格完整化,進而提高熱導率。選擇多元復合燒結(jié)助劑,往往能獲得比單一燒結(jié)助劑更好的燒結(jié)效果找到合適的低溫燒結(jié)助劑,實現(xiàn)AlN低溫燒結(jié),就可以減少能耗、降低成本,便于進行連續(xù)生產(chǎn)。 礦物酸通過侵襲粒狀物質(zhì)的界限使氮化鋁慢慢溶解,而強堿則通過侵襲粒狀氮化鋁使它溶解。
采用小粒徑氮化鋁粉:氮化鋁燒結(jié)過程的驅(qū)動力為表面能,顆粒細小的AlN粉體能夠增強燒結(jié)活性,增加燒結(jié)推動力從而加速燒結(jié)過程。研究證實,當?shù)X原始粉料的起始粒徑細小20倍后,陶瓷的燒結(jié)速率將增加147倍。燒結(jié)原料應選擇粒徑小且分布均勻的氮化鋁粉,可防止二次再結(jié)晶,內(nèi)部的大顆粒易發(fā)生晶粒異常生長而不利于致密化燒結(jié);若顆粒分布不均勻,在燒結(jié)過程中容易發(fā)生個別晶體異常長大而影響燒結(jié)。此外,氮化鋁陶瓷的燒結(jié)機理有時也受原始粉末粒度的影響。微米級的氮化鋁粉體按體積擴散機理進行燒結(jié),而納米級的粉體則按晶界擴散或者表面擴散機理進行燒結(jié)。但目前而言,細小均勻的氮化鋁粉體制備很困難,大多通過濕化學法結(jié)合碳熱還原法制備,不但燒結(jié)工藝復雜,而且耗能多多規(guī)模的推廣應用仍舊有一定的限制。國內(nèi)在小粒徑高性能氮化鋁粉的供應上,仍十分稀缺。氮化鋁室溫下與水緩慢反應.可由鋁粉在氨或氮氣氛中800~1000℃合成,產(chǎn)物為白色到灰藍色粉末。蘇州電絕緣氮化硼多少錢
氮化鋁粉體的制備工藝主要有直接氮化法和碳熱還原法。麗水微米氮化硼價格
由于具有優(yōu)良的熱、電、力學性能。氮化鋁陶瓷引起了國內(nèi)外研究者的較廣關(guān)注,隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的飛速發(fā)展,對所用材料的性能提出了更高的要求。氮化鋁陶瓷也必將在許多領(lǐng)域得到更為較廣的應用!雖然多年來通過許多研究者的不懈努力,在粉末的制備、成形、燒結(jié)等方面的研究均取得了長足進展。但就截止2013年4月而言,氮化鋁的商品化程度并不高,這也是影響氮化鋁陶瓷進一步發(fā)展的關(guān)鍵因素。為了促進氮化鋁研究和應用的進一步發(fā)展,必須做好下面兩個研究工作。研究低成本的粉末制備工藝和方法!制約氮化鋁商品化的主要因素就是價格問題。若能以較低的成本制備出氮化鋁粉末,將會提高其商品化程度!高溫自蔓延法和低溫碳熱還原合成工藝是很有發(fā)展前景的粉末合成方法。二者具有低成本和適合大規(guī)模生產(chǎn)的特點!研究復雜形狀的氮化鋁陶瓷零部件的凈近成形技術(shù)如注射成形技術(shù)等。它對充分發(fā)揮氮化鋁的性能優(yōu)勢.拓寬它的應用范圍具有重要意義!麗水微米氮化硼價格