熱壓燒結(jié):即在一定壓力下燒結(jié)陶瓷,可以使加熱燒結(jié)和加壓成型同時進(jìn)行。無壓燒結(jié):常壓燒結(jié)氮化鋁陶瓷一般溫度范圍為1600-2000℃,適當(dāng)升高燒結(jié)溫度和延長保溫時間可以提高氮化鋁陶瓷的致密度。微波燒結(jié):微波燒結(jié)也是一種快速燒結(jié)法,利用微波與介質(zhì)的相互作用產(chǎn)生介電損耗而使坯體整體加熱的燒結(jié)方法。放電等離子燒結(jié):融合等離子活化、熱壓、電阻加熱等技術(shù),具有燒結(jié)速度快,晶粒尺寸均勻等特點。自蔓延燒結(jié):即在超高壓氮氣下利用自蔓延高溫合成反應(yīng)直接制備AlN陶瓷致密材料。但由于高溫燃燒反應(yīng)下原料中的Al易熔融而阻礙氮氣向毛坯內(nèi)部滲透, 難以得到致密度高的AlN陶瓷。以上5中燒結(jié)工藝中,熱壓燒結(jié)是目前制備高熱導(dǎo)率致密化AlN陶瓷的主要工藝。AIN陶瓷的金屬化性能較好,可替代有毒性的氧化鈹瓷在電子工業(yè)中較廣應(yīng)用。舟山球形氮化硼商家
氮化鋁陶瓷基板作為一種新型陶瓷基板,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,是理想的大規(guī)模集成電路散熱基板和封裝材料。作為DPC、DBC、AMB等陶瓷覆銅板的陶瓷基板之一,氮化鋁陶瓷基板用量十分巨大。因制備難度較大,目前國內(nèi)氮化鋁陶瓷基板仍以進(jìn)口為主。氮化鋁具有六方纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu),具有密度低、強度高、耐熱性好、導(dǎo)熱系數(shù)高、耐腐蝕等優(yōu)點。由于鋁和氮的原子序數(shù)小,氮化鋁本身具有很高的熱導(dǎo)率,其理論熱導(dǎo)率可達(dá)319W/m·K。然而,在實際產(chǎn)品中,氮化鋁的晶體結(jié)構(gòu)不能完全均均勻分布,并且存在許多雜質(zhì)和缺陷,使得其熱導(dǎo)率低至170-230W/m·K。寧波耐溫氮化硼多少錢由于氮化鋁壓電效應(yīng)的特性,氮化鋁晶體的外延性伸展也用於表面聲學(xué)波的探測器。
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(jìn)坯體致密化;另一方面,高熱導(dǎo)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(dǎo)率低于及理論值,加入燒結(jié)助劑可以與氧反應(yīng),使晶格完整化,進(jìn)而提高熱導(dǎo)率。選擇多元復(fù)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?zé)Y(jié)助劑,實現(xiàn)AlN低溫?zé)Y(jié),就可以減少能耗、降低成本,便于進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)。
影響氮化鋁陶瓷熱導(dǎo)率的因素:致密度:根據(jù)氮化鋁的熱傳導(dǎo)性能,低致密度的樣品存在的大量氣孔,會影響聲子的散射,降低其平均自由程,進(jìn)而降低氮化鋁陶瓷的熱導(dǎo)率。同時,低致密度的樣品其機械性能也可能達(dá)不到相關(guān)應(yīng)用要求。因此,高致密度是氮化鋁陶瓷具有高熱導(dǎo)率的前提。顯微結(jié)構(gòu):氮化鋁陶瓷的顯微組織結(jié)構(gòu)與其熱力學(xué)性能有著一一對應(yīng),顯微結(jié)構(gòu)包括晶粒尺寸、形貌和晶界第二相的含量及分布等。實際的氮化鋁陶瓷為多相組成的多晶體,它主要由氮化鋁晶相、鋁酸鹽第二相(晶界相)以及氣孔等缺陷組成。除了對氮化鋁的晶格缺陷進(jìn)行研究外,許多人還對氮化鋁的晶粒、晶界形貌、晶界相的組成、性質(zhì)、含量、分布、以及它們與熱導(dǎo)率的關(guān)系進(jìn)行了較廣研究,一般認(rèn)為鋁酸鹽第二相的分布對熱導(dǎo)率的影響很為重要。氮化鋁是高溫和高功率的電子器件的理想材料。
AlN陶瓷基片的成型:流延成型制備氮化鋁陶瓷基片的主要工藝,將氮化鋁粉料、燒結(jié)助劑、粘結(jié)劑、溶劑混合均勻制成漿料,通過流延制成坯片,采用組合模沖成標(biāo)準(zhǔn)片,然后用程控沖床沖成通孔,用絲網(wǎng)印刷印制金屬圖形,將每一個具有功能圖形的生坯片疊加,層壓成多層陶瓷生坯片,在氮氣中約700℃排除粘結(jié)劑,然后在1800℃氮氣中進(jìn)行共燒,電鍍后即形成多層氮化鋁陶瓷。流延成型分為有機流延成型和水基流延成型兩種。流延成型法在AlN陶瓷基片方面的應(yīng)用具有極強的優(yōu)勢,如設(shè)備要求低,可連續(xù)生產(chǎn)、生產(chǎn)效率高、自動化程度高,其生產(chǎn)成本低廉,非常適合現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)。注射成型:首先將AlN粉體與有機粘結(jié)劑按一定比例混合,經(jīng)過造粒得到性能穩(wěn)定的喂料,然后在注射成型機上成型素坯,再經(jīng)過脫脂、燒結(jié)很終獲得AlN陶瓷基片。氮化鋁可以用作高溫結(jié)構(gòu)件熱交換器材料等。舟山球形氮化硼商家
氮化鋁的電阻率較高,熱膨脹系數(shù)低,硬度高,化學(xué)穩(wěn)定性好但與一般絕緣體不同。舟山球形氮化硼商家
AlN自擴散系數(shù)小難以燒結(jié),一般采用添加堿土金屬化合物及稀土鑭系化合物,通過液相燒結(jié)實現(xiàn)燒結(jié)致密化。燒結(jié)助劑能在燒結(jié)初期和中期明顯促進(jìn)AlN陶瓷燒結(jié),并且在燒結(jié)的后期從陶瓷材料中部分揮發(fā),從而制備純度及致密化程度都較高的AlN陶瓷材料及制品。在此過程中,助燒劑的種類、添加方式、添加量等均會對AlN陶瓷材料及制品的結(jié)構(gòu)與性能產(chǎn)生明顯程度的影響。選擇AlN陶瓷燒結(jié)助劑應(yīng)遵循以下原則:能在較低的溫度下與AlN顆粒表面的氧化鋁發(fā)生共熔,產(chǎn)生液相,這樣才能降低燒結(jié)溫度;產(chǎn)生的液相對AlN顆粒有良好的浸潤性,才能有效起到燒結(jié)助劑作用;燒結(jié)助劑與氧化鋁有較強的結(jié)合能力,以除去雜質(zhì)氧,凈化AlN晶界;液相的流動性好,在燒結(jié)后期AlN晶粒生長過程中向三角晶界流動,而不至于形成AlN晶粒間的熱阻層;燒結(jié)助劑很好不與AlN發(fā)生反應(yīng),否則既容易產(chǎn)生晶格缺陷,又難于形成多面體形態(tài)的AlN完整晶形。舟山球形氮化硼商家
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