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。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。微米氮化鋁品牌
目前發(fā)現(xiàn)的適合作為燒結(jié)助劑的材料有Y2O3、CaO、Li2O、BaO、MgO、SrO2、La2O3、HfO2和CeO2等不與AlN發(fā)生反應(yīng)的氧化物,以及一些稀土金屬與堿土金屬的氟化物和少量具有還原性的化合物(CaC2、YC2、TiO2、ZrO2、TiN等)。單獨采用某種單一的燒結(jié)助劑,在常壓下燒結(jié)通常需要高于1800℃的溫度,利用復(fù)合助劑,設(shè)計合理的助劑及配比,可以進一步有效降低燒結(jié)溫度,也是目前普遍采用的一種氮化鋁低溫?zé)Y(jié)方法。氮化鋁陶瓷基板電子封裝領(lǐng)域的應(yīng)用范圍越來越廣,目前也有一些國內(nèi)企業(yè)在這個領(lǐng)域有所建樹,然而相對于早已接近紅海的海外市場,我國的氮化鋁陶瓷基板的發(fā)展仍處于起步階段,在高性能粉體及高導(dǎo)熱基板的制備生產(chǎn)上仍有一定的差距。深入了解材料的作用機理,從根源上“對癥下藥”,才能讓我國的陶瓷基板產(chǎn)業(yè)更上一個臺階。臺州片狀氧化鋁價格利用AlN陶瓷耐熱耐侵蝕性,可用于制作坩堝、Al蒸發(fā)皿等高溫耐蝕部件。
氮化鋁粉體的制備工藝:高溫自蔓延合成法:高溫自蔓延合成法是直接氮化法的衍生方法,它是將Al粉在高壓氮氣中點燃后,利用Al和N2反應(yīng)產(chǎn)生的熱量使反應(yīng)自動維持,直到反應(yīng)完全,其化學(xué)反應(yīng)式為:2Al(s)+N2(g)→2AlN(s);其優(yōu)點是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,只需在開始時將其點燃,故能耗低、生產(chǎn)效率高、成本低。其缺點是要獲得氮化完全的粉體,必需在較高的氮氣壓力下進行,直接影響了該法的工業(yè)化生產(chǎn)?;瘜W(xué)氣相沉淀法:它是在遠(yuǎn)高于理論反應(yīng)溫度,使反應(yīng)產(chǎn)物蒸氣形成很高的過飽和蒸氣壓,導(dǎo)致其自動凝聚成晶核,而后聚集成顆粒。
氧雜質(zhì)對熱導(dǎo)率的影響:AIN極易發(fā)生水解和氧化,使氮化鋁表面發(fā)生氧化,導(dǎo)致氧固溶入AIN晶格中形成鋁空位缺陷,這樣就會導(dǎo)致聲子散射增加,平均自由程降低,熱導(dǎo)率也隨之降低。因此,為了提高熱導(dǎo)率,加入合適的燒結(jié)助劑來除去晶格中的氧雜質(zhì)是一種有效的辦法。氮化鋁陶瓷的燒結(jié)的關(guān)鍵控制要素:AlN是共價化合物,原子的自擴散系數(shù)小,鍵能強,導(dǎo)致很難燒結(jié)致密,其熔點高達3000℃以上,燒結(jié)溫度更是高達1900℃以上,如此高的燒結(jié)溫度嚴(yán)重制約了氮化鋁在工業(yè)上的實際應(yīng)用。此外,AlN表層的氧雜質(zhì)是在高溫下才開始向其晶格內(nèi)部擴散的,因此低溫?zé)Y(jié)還有另外一個作用,即延緩燒結(jié)時表層的氧雜質(zhì)向AlN晶格內(nèi)部擴散,減少晶格內(nèi)的氧雜質(zhì),因此制備高熱導(dǎo)率的AlN陶瓷材料,低溫?zé)Y(jié)技術(shù)的研究勢在必行。目前工業(yè)上,氮化鋁陶瓷的燒結(jié)有多種方式,可以根據(jù)實際需求,采取不同的燒結(jié)方法來獲得致密的陶瓷體,無論用什么燒結(jié)方式,細(xì)化氮化鋁原始粉料以及添加適宜的低溫?zé)Y(jié)助劑能夠有效降低氮化鋁陶瓷的燒結(jié)溫度。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。
氮化鋁,共價鍵化合物,化學(xué)式為AIN,是原子晶體,屬類金剛石氮化物、六方晶系,纖鋅礦型的晶體結(jié)構(gòu),無毒,呈白色或灰白色。AlN很高可穩(wěn)定到2200℃。室溫強度高,且強度隨溫度的升高下降較慢。導(dǎo)熱性好,熱膨脹系數(shù)小,是良好的耐熱沖擊材料。抗熔融金屬侵蝕的能力強,是熔鑄純鐵、鋁或鋁合金理想的坩堝材料。氮化鋁還是電絕緣體,介電性能良好,用作電器元件也很有希望。砷化鎵表面的氮化鋁涂層,能保護它在退火時免受離子的注入。氮化鋁還是由六方氮化硼轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎降鸬拇呋瘎J覝叵屡c水緩慢反應(yīng).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?;蛴葾l2O3-C-N2體系在1600~1750℃反應(yīng)合成,產(chǎn)物為灰白色粉末?;蚵然X與氨經(jīng)氣相反應(yīng)制得.涂層可由AlCl3-NH3體系通過氣相沉積法合成。氮化鋁陶瓷具有優(yōu)良的絕緣性、導(dǎo)熱性、耐高溫性、耐腐蝕性以及與硅的熱膨脹系數(shù)相匹配等優(yōu)點。嘉興導(dǎo)熱氮化鋁粉體品牌
氮化鋁陶瓷基片是理想的大規(guī)模集成電路散熱基板和封裝材料。微米氮化鋁品牌
氮化鋁粉體的成型工藝有多種,傳統(tǒng)的成型工藝諸如模壓,熱壓,等靜壓等均適用。由于氮化鋁粉體的親水性強,為了減少氮化鋁的氧化,成型過程中應(yīng)盡量避免與水接觸。另外,據(jù)中國粉體網(wǎng)編輯了解,熱壓、等靜壓雖然適用于制備高性能的塊體氮化鋁瓷材料,但成本高、生產(chǎn)效率低,無法滿足電子工業(yè)對氮化鋁陶瓷基片用量日益增加的需求。為了解決這一問題,近年來人們研究采用流延法成型氮化鋁陶瓷基片。流延法目前已成為電子工業(yè)用氮化鋁陶瓷的主要成型工藝。流延成型制備多層氮化鋁陶瓷的主要工藝是: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℃氮氣中進行共燒,電鍍后即形成多層氮化鋁陶瓷。微米氮化鋁品牌