氮化鋁選用高純度且為微粉的“氮化鋁粉末”,一般而言氧質(zhì)量含量在1.2%以下,碳質(zhì)量含量為0.04%以下,F(xiàn)e含量為30ppm以下,Si含量為60ppm以下。氮化鋁粉體的很大粒徑很好控制在20μm以下的氮化鋁粉末。此處,“氧”基本上屬于雜質(zhì),但有防止過(guò)分煅燒的作用,因此為了防止煅燒導(dǎo)致的煅燒體強(qiáng)度下降優(yōu)先選用氧質(zhì)量含量在0.7%以上的氮化鋁粉末。此外,在原料中常含有“煅燒助劑”,大多使用稀土金屬化合物、堿土金屬化合物、過(guò)渡金屬化合物等。例如可選用氧化釔或氧化鋁等,這些煅燒助劑與氮化鋁粉體形成復(fù)合的氧化物液相,該液相帶來(lái)煅燒體的高密度化,同時(shí),提取氮化鋁晶粒中屬于雜質(zhì)的氧,以結(jié)晶晶界的氧化物進(jìn)行偏析,從而使氮化鋁基板的導(dǎo)熱率提高。氮化鋁粉體的制備工藝主要有直接氮化法和碳熱還原法。高導(dǎo)熱氧化鋁商家
機(jī)械連接法的特點(diǎn)是采取合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將AlN基板與金屬連接在一起,主要有熱套連接和螺栓連接兩種。機(jī)械連接方法具有工藝簡(jiǎn)單,可行性好等特點(diǎn),但它常常會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中,并且不適用于高溫環(huán)境。厚膜法是通過(guò)絲網(wǎng)印刷在AlN基板表面涂刷一層導(dǎo)體漿料,經(jīng)燒結(jié)形成引線接點(diǎn)及電路。厚膜導(dǎo)體漿料一般由導(dǎo)電金屬粉末(Au、Ag、Cu等,粒度為1-5μm)、玻璃粘結(jié)劑和有機(jī)載體(包括表面活性劑、有機(jī)溶劑和增稠劑等)經(jīng)混合球磨而成。其中導(dǎo)電金屬粉末決定了漿料成膜后的電學(xué)性能和機(jī)械性能,玻璃粘結(jié)劑的作用是粘結(jié)導(dǎo)電金屬粉末與基體材料并決定了兩者之的粘結(jié)強(qiáng)度,有機(jī)載體作為溶劑將金屬粉末與粘結(jié)劑混合在一起。天津納米氮化鋁商家氮化鋁陶瓷基板作為一種新型陶瓷基板。
氮化鋁的應(yīng)用:壓電裝置應(yīng)用:氮化鋁具備高電阻率,高熱導(dǎo)率(為Al2O3的8-10倍),與硅相近的低膨脹系數(shù),是高溫和高功率的電子器件的理想材料。電子封裝基片材料:常用的陶瓷基片材料有氧化鈹、氧化鋁、氮化鋁等,其中氧化鋁陶瓷基板的熱導(dǎo)率低,熱膨脹系數(shù)和硅不太匹配;氧化鈹雖然有優(yōu)良的性能,但其粉末有劇毒。在現(xiàn)有可作為基板材料使用的陶瓷材料中,氮化硅陶瓷抗彎強(qiáng)度很高,耐磨性好,是綜合機(jī)械性能很好的陶瓷材料,同時(shí)其熱膨脹系數(shù)很小。而氮化鋁陶瓷具有高熱導(dǎo)率、好的抗熱沖擊性、高溫下依然擁有良好的力學(xué)性能。
氮化鋁陶瓷低溫?zé)Y(jié)助劑的選擇:在燒結(jié)過(guò)程中通過(guò)添加一些低熔點(diǎn)的燒結(jié)助劑,可以在氮化鋁燒結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生液相,促進(jìn)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(jìn)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(huì)產(chǎn)生不利的作用,燒結(jié)助劑會(huì)引入第二相,第二相的分布控制對(duì)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(shí)應(yīng)參照以下幾點(diǎn):添加劑熔點(diǎn)較低,能夠在較低的燒結(jié)溫度下形成液相,通過(guò)液相促進(jìn)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(jìn)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(huì)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。氮化鋁可以用作高溫結(jié)構(gòu)件熱交換器材料等。
氮化鋁基板材料熱膨脹系數(shù)(4.6×10-6/K)與SiC芯片熱膨脹系數(shù)(4.5×10-6/K)相近,導(dǎo)熱率系數(shù)大(170-230W/m?K),絕緣性能優(yōu)異,可以適應(yīng)SiC的應(yīng)用要求,是搭載SiC半導(dǎo)體的理想基板材料。以往,氮化鋁基板主要通過(guò)如下工藝制備:在氮化鋁粉末中混合煅燒助劑、粘合劑、增塑劑、分散介質(zhì)、脫模機(jī)等添加劑,通過(guò)擠出成型在空氣中或氮等非氧化性氣氛中加熱到350-700℃而將粘合劑去除后(脫脂),在1800-1900℃的氮等非氧化性氣氛中保持0.5-10小時(shí)的(煅燒)。該法制備氮化鋁基板的缺陷:通過(guò)上述工藝制備出來(lái)的氮化鋁基板材料,其擊穿電壓在室溫下顯示為30-40kV/mm左右的高絕緣性,但在400℃的高溫下則降低到10kV/mm左右。在高溫下具備優(yōu)異絕緣特性的氮化鋁基板的制備方法。通過(guò)該法可制備出耐高溫氮化鋁基板材料具有如下特點(diǎn):氮化鋁晶粒平均大小為2-5μm;熱導(dǎo)率為170W/m?K以上;不含枝狀晶界相;在400℃下的擊穿電壓為30kV/mm以上。粘結(jié)劑是氮化鋁陶瓷粉末的載體,決定了喂料注射成形的流變性能和注射性能。成都超細(xì)氮化鋁廠家
成型工藝是陶瓷制備的關(guān)鍵技術(shù),是提高產(chǎn)品性能和降低生產(chǎn)成本的重要環(huán)節(jié)之一。高導(dǎo)熱氧化鋁商家
氮化鋁陶瓷的注射成型:排膠工藝,由于注射成型坯體中有機(jī)物含量較高,排膠過(guò)快會(huì)造成坯體開(kāi)裂、起泡、分層和變形,因此,如何快速高效排膠成為注射成型的一大難點(diǎn)。排膠工藝包括熱排膠和溶劑排膠。起初主要采用熱排膠,簡(jiǎn)單地把有機(jī)物燒除,這種方式能耗高、時(shí)間長(zhǎng)。為了提高排膠效率,一些學(xué)者探索了溶劑排膠的工藝。由于粘結(jié)劑中石蠟占比重較大,溶劑排膠主要是將坯體中的石蠟溶解,其他粘結(jié)劑仍能維持坯體形狀。溶劑排膠結(jié)合熱工藝排膠可以縮短排膠時(shí)間。注射成型的工藝特點(diǎn):可近凈尺寸成型各種復(fù)雜形狀,很少(或無(wú)需)進(jìn)行機(jī)械加工;成型產(chǎn)品生坯密度均勻,且表面光潔度及強(qiáng)度高;成型產(chǎn)品燒結(jié)體性能優(yōu)異且一致性好;易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn),生產(chǎn)效率高。高導(dǎo)熱氧化鋁商家
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