氮化鋁粉體的合成方法:自蔓延高溫合成法:該方法為鋁粉的直接氮化,充分利用了鋁粉直接氮化為強放熱反應的特點,將鋁粉于氮氣中點然后,利用鋁和氮氣之間的高化學反應熱使反應自行維持下去,合成AlN。其反應式與Al粉直接氮化法相同,即為2Al+N2→2AlN?;瘜W氣相沉積法:利用鋁的揮發(fā)性化合物與氮氣或氨氣反應,從氣相中沉淀析出氮化鋁粉末;根據(jù)選擇鋁源的不同,分為無機物(鹵化鋁)和有機物(烷基鋁)化學氣相沉積法。該工藝存在對設備要求較高,生產效率低,采用烷基鋁為原料會導致成本較高,而采用無機鋁為原料則會生成腐蝕性氣體,所以目前還難以進行大規(guī)模工業(yè)化生產。氮化鋁的電阻率較高,熱膨脹系數(shù)低,硬度高,化學穩(wěn)定性好但與一般絕緣體不同。舟山單晶氧化鋁
氮化鋁基板具有極高的熱導率,無毒、耐腐蝕、耐高溫,熱化學穩(wěn)定性好等特點。氮化鋁陶瓷基板是大規(guī)模集成電路,半導體模塊電路和大功率器件的理想封裝材料、散熱材料、電路元件及互連線承載體。同時也是提高高分子材料熱導率和力學性能的很佳添加料,目前在新能源汽車方面應用較廣。隨著智能汽車的電子化程度越來越高,集成電路所占的成本比例將越來越高,擴大氮化鋁基板的應用場景及需求。傳統(tǒng)的IGBT模塊中,氧化鋁精密陶瓷基板是很常用的精密陶瓷基板。但由于氧化鋁精密陶瓷基片相對低的熱導率、與硅的熱膨脹系數(shù)匹配不好,并不適合作為高功率模塊封裝材料。氮化鋁精密陶瓷基板在熱特性方面具有非常高的熱導率,散熱快;在應力方面,熱膨脹系數(shù)與硅接近,整個模塊內部應力較低;又具有無氧銅的高導電性和優(yōu)異的焊接性能,是IGBT模塊封裝的關鍵基礎材料。提高了高壓IGBT模塊的可靠性。這些優(yōu)異的性能都使得氮化鋁覆銅板成為高壓IGBT模塊封裝的。深圳高導熱氮化鋁粉體生產商氮化鋁膜在微電子和光電子器件、襯底材料、絕緣層材料、封裝材料上有著十分廣闊的應用前景。
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反應產生的熱量使反應自動維持,直到反應完全,其化學反應式為:2Al(s)+N2(g)→2AlN(s);其優(yōu)點是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,只需在開始時將其點燃,故能耗低、生產效率高、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?;瘜W氣相沉淀法:它是在遠高于理論反應溫度,使反應產物蒸氣形成很高的過飽和蒸氣壓,導致其自動凝聚成晶核,而后聚集成顆粒。
氮化鋁的特性:熱導率高(約320W/m·K),接近BeO和SiC,是Al2O3的5倍以上;熱膨脹系數(shù)(4.5×10-6℃)與Si(3.5~4×10-6℃)和GaAs(6×10-6℃)匹配;各種電性能(介電常數(shù)、介質損耗、體電阻率、介電強度)優(yōu)良;機械性能好,抗折強度高于Al2O3和BeO陶瓷,可以常壓燒結;純度高;光傳輸特性好;無毒;可采用流延工藝制作。是一種很有前途的高功率集成電路基片和包裝材料。由于氮化鋁壓電效應的特性,氮化鋁晶體的外延性伸展也用於表面聲學波的探測器。而探測器則會放置於矽晶圓上。只有非常少的地方能可靠地制造這些細的薄膜。利用氮化鋁陶瓷具有較高的室溫和高溫強度,膨脹系數(shù)小,導熱性好的特性,可以用作高溫結構件熱交換器材料等。利用氮化鋁陶瓷能耐鐵、鋁等金屬和合金的溶蝕性能,可用作Al、Cu、Ag、Pb等金屬熔煉的坩堝和澆鑄模具材料。氮化鋁硬度高,超過傳統(tǒng)氧化鋁,是新型的耐磨陶瓷材料。
氮化鋁陶瓷的應用:氮化鋁粉末純度高,粒徑小,活性大,是制造高導熱氮化鋁陶瓷基片的主要原料。氮化鋁陶瓷基片,熱導率高,膨脹系數(shù)低,強度高,耐高溫,耐化學腐蝕,電阻率高,介電損耗小,是理想的大規(guī)模集成電路散熱基板和封裝材料。氮化鋁硬度高,超過傳統(tǒng)氧化鋁,是新型的耐磨陶瓷材料,但由于造價高,只能用于磨損嚴重的部位.利用AIN陶瓷耐熱耐熔體侵蝕和熱震性,可制作GaAs晶體坩堝、Al蒸發(fā)皿、磁流體發(fā)電裝置及高溫透平機耐蝕部件,利用其光學性能可作紅外線窗口。氮化鋁薄膜可制成高頻壓電元件、超大規(guī)模集成電路基片等。氮化鋁耐熱、耐熔融金屬的侵蝕,對酸穩(wěn)定,但在堿性溶液中易被侵蝕。AIN新生表面暴露在濕空氣中會反應生成極薄的氧化膜。 利用此特性,可用作鋁、銅、銀、鉛等金屬熔煉的坩堝和燒鑄模具材料。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)中較廣應用。隨著近年來全球范圍內電子陶瓷產業(yè)化規(guī)模的不斷擴大,CIM 技術誘人的應用前景更值得期待。舟山單晶氧化鋁
氮化鋁薄膜可制成高頻壓電元件、超大規(guī)模集成電路基片等。舟山單晶氧化鋁
氮化鋁陶瓷是一種綜合性能優(yōu)良的新型陶瓷材料,具有優(yōu)良的熱傳導性、可靠的電絕緣性、低的介電常數(shù)和介電損耗、無毒以及與硅相匹配的熱膨脹系數(shù)等一系列優(yōu)良特性,被認為是新一代高集程度半導體基片和電子器件封裝的理想材料,受到了國內外研究者的較廣重視。理論上,氮化鋁的熱導率接近于氧化鈹?shù)臒釋?,但由于氧化鈹有劇毒,在工業(yè)生產中逐漸被停止使用。與其它幾種陶瓷材料相比較,氮化鋁陶瓷綜合性能優(yōu)良,非常適用于半導體基片和結構封裝材料,在電子工業(yè)中的應用潛力非常巨大。另外,氮化鋁還耐高溫,耐腐蝕,不為多種熔融金屬和融鹽所浸潤,因此,可用作高級耐火材料和坩堝材料,也可用作防腐蝕涂層,如腐蝕性物質的容器和處理器的里襯等。氮化鋁粉末還可作為添加劑加入各種金屬或非金屬中來改善這些材料的性能。高純度的氮化鋁陶瓷呈透明狀,可用作電子光學器件。氮化鋁還具有優(yōu)良的耐磨耗性能,可用作研磨材料和耐磨損零件。舟山單晶氧化鋁