氮化鋁陶瓷低溫燒結助劑的選擇:在燒結過程中通過添加一些低熔點的燒結助劑,可以在氮化鋁燒結過程中產生液相,促進氮化鋁胚體的致密燒結。此外,一些燒結助劑除了能夠產生液相促進燒結,還能夠與氮化鋁晶格中的氧雜質反應,起到去除氧雜質凈化晶格的作用,從而提高AlN陶瓷的熱導性能。然而,燒結助劑不能盲目的添加,添加的量也要適宜,否則可能會產生不利的作用,燒結助劑會引入第二相,第二相的分布控制對熱導率影響較大。經研究,在選擇氮化鋁陶瓷低溫燒結助劑時應參照以下幾點:添加劑熔點較低,能夠在較低的燒結溫度下形成液相,通過液相促進燒結;添加劑能夠與Al2O3反應,去除氧雜質,凈化AlN晶格,進而提高熱導率;添加劑不與AlN反應,避免缺陷的產生;添加劑不會誘發AlN發生分解和氧化產生Al2O3和AlON,避免氮化鋁陶瓷熱導率急劇降低。高溫自蔓延合成法的本質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。高導熱氮化鋁生產廠家
薄膜法是通過真空鍍膜技術在AlN基板表面實現金屬化。通常采用的真空鍍膜技術有離子鍍、真空蒸鍍、濺射鍍膜等。但金屬和陶瓷是兩種物理化學性質完全不同的材料,直接在陶瓷基板表面進行金屬化得到的金屬化層的附著力不高,并且陶瓷基板與金屬的熱膨脹系數不匹配,在工作時會受到較大的熱應力。為了提高金屬化層的附著力和減小陶瓷與金屬的熱應力,陶瓷基板一般采用多層金屬結構。直接覆銅法(DBC)是一種基于陶瓷基板發展起來的陶瓷表面金屬化方法,基本原理是:在弱氧化環境中,與陶瓷表面連接的金屬銅表面會被氧化形成一層Cu[O]共晶液相,該液相對互相接觸的金屬銅和陶瓷基板表面都具有良好潤濕效果,并在界面處形成CuAlO2等化合物使金屬銅能夠牢固的敖接在陶瓷表面,實現陶瓷表面的金屬化。而AlN基板具有較強的共價鍵,金屬銅直接覆著在其表面的附著力不高,因此必須進行預處理來改善其與Cu的附著力。一般先對其表面進行氧化,生成一層薄Al2O3,通過該氧化層來實現與金屬銅的連接。紹興片狀氮化鋁生產商氮化鋁還具有良好的耐磨損和耐腐蝕性能,可用作防護膜。
氮化鋁陶瓷因具有高熱導率、低膨脹系數、度、耐腐蝕、電性能優、光傳輸性好等優異特性,是理想的大規模集成電路散熱基板和封裝材料。隨著我國電子信息產業蓬勃發展,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,膨脹系數低,與硅芯片的匹配性更好,因此在大功率器件等領域,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進入技術壁壘高,全球市場中,具有量產能力的企業主要集中在日本,日本企業在國際氮化鋁陶瓷基板市場中處于壟斷地位,此外,中國臺灣地區也有部分產能。而隨著國內市場對氮化鋁陶瓷基板的需求快速上升,在市場的拉動下,進入行業布局的企業開始增多,但現階段我國擁有量產能力的企業數量依然極少。
高性能氮化鋁陶瓷取決于氮化鋁粉體的質量,到目前為止,制備氮化鋁粉體有氧化鋁粉碳熱還原法、鋁粉直接氮化法、化學氣相沉積法、自蔓延高溫合成法等多種方法,各種方法都有其自身的優缺點。綜合來看,氧化鋁粉碳熱還原法和鋁粉直接氮化法比較成熟,是目前制備高性能氮化鋁粉的主流技術,已經用于工業化大規模生產。氮化鋁粉體制備的技術發展趨勢主要表現在兩個方面:一是進一步提升氮化鋁粉體的性能,使之能夠制造出更高熱導率的氮化鋁陶瓷產品;二是進一步提升氮化鋁粉體批次生產穩定性,增大批生產量,降低生產成本。我國目前的高性能氮化鋁粉基本依賴進口,不但價格高昂,而且隨時存在原材料斷供的風險。因此,實現高性能氮化鋁粉制造技術的國產化,已成為當務之急。氮化鋁膜很早用化學氣相沉積(CVI)制備,其沉積溫度高達1000攝氏度以上。
燒結是指陶瓷粉體經壓力壓制后形成的素坯在高溫下的致密化過程,在燒結溫度下陶瓷粉末顆粒相互鍵聯,晶粒長大,晶界和坯體內空隙逐漸減少,坯體體積收縮,致密度增大,直至形成具有一定強度的多晶燒結體。氮化鋁作為共價鍵化合物,難以進行固相燒結。通常采用液相燒結機制,即向氮化鋁原料粉末中加入能夠生成液相的燒結助劑,并通過溶解產生液相,促進燒結。AlN燒結動力:粉末的比表面能、晶格缺陷、固液相之間的毛細力等。要制備高熱導率的AlN陶瓷,在燒結工藝中必須解決兩個問題:是要提高材料的致密度,第二是在高溫燒結時,要盡量避免氧原子溶入的晶格中。礦物酸通過侵襲粒狀物質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。高導熱氮化鋁生產廠家
與氧化鈹不同的是氮化鋁無毒,氮化鋁用金屬處理,能取代礬土及氧化鈹用于大量電子儀器。高導熱氮化鋁生產廠家
氮化鋁陶瓷基板作為一種新型陶瓷基板,具有導熱效率高、力學性能好、耐腐蝕、電性能優、可焊接等特點,是理想的大規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,目前國內氮化鋁陶瓷基板仍以進口為主。氮化鋁具有六方纖鋅礦晶體結構,具有密度低、強度高、耐熱性好、導熱系數高、耐腐蝕等優點。由于鋁和氮的原子序數小,氮化鋁本身具有很高的熱導率,其理論熱導率可達319W/m·K。然而,在實際產品中,氮化鋁的晶體結構不能完全均均勻分布,并且存在許多雜質和缺陷,使得其熱導率低至170-230W/m·K。高導熱氮化鋁生產廠家
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