環(huán)氧樹脂/AlN復合材料:作為封裝材料,需要良好的導熱散熱能力,且這種要求愈發(fā)嚴苛。環(huán)氧樹脂作為一種有著很好的化學性能和力學穩(wěn)定性的高分子材料,它固化方便,收縮率低,但導熱能力不高。通過將導熱能力優(yōu)異的AlN納米顆粒添加到環(huán)氧樹脂中,可有效提高材料的熱導率和強度。TiN/AlN復合材料:TiN具有高熔點、硬度大、跟金屬同等數(shù)量級的導電導熱性以及耐腐蝕等優(yōu)良性質(zhì)。在AlN基體中添加少量TiN,根據(jù)導電滲流理論,當摻雜量達到一定閾值,在晶體中形成導電通路,可以明顯調(diào)節(jié)AlN燒結(jié)體的體積電阻率,使之降低2~4個數(shù)量級。而且兩種材料所制備的復合陶瓷材料具有雙方各自的優(yōu)勢,高硬度且耐磨,也可以用作高級研磨材料。氮化鋁粉體的制備工藝主要有直接氮化法和碳熱還原法。大連超細氮化鋁粉體品牌
氮化鋁陶瓷基片制造并非易事:氮化鋁的很大特點是熱膨脹系數(shù)(CTE)與半導體硅(Si)相當,且熱導率高,理論上氮化鋁熱導率可達到320W/(m·K),但成本很高。由于制備氮化鋁陶瓷的重點原料氮化鋁粉體制備工藝復雜、能耗高、周期長、價格昂貴,國內(nèi)的氮化鋁粉體很大程度上依賴進口。原料的批次穩(wěn)定性、成本也成為國內(nèi)氮化鋁陶瓷基片材料制造的瓶頸。氮化鋁基板生產(chǎn)呈地區(qū)集中狀態(tài),美國、日本、德國等國家和地區(qū)是全球很主要的電子元件生產(chǎn)和研發(fā)中心,在氮化鋁陶瓷基片的研究已遠早于國內(nèi)。日本已有較多企業(yè)研發(fā)和生產(chǎn)氮化鋁陶瓷基片,目前是全球很大的氮化鋁陶瓷基片生產(chǎn)國。嘉興微米氮化鋁價格陶瓷電子基板和封裝材料領(lǐng)域,其性能遠超氧化鋁。
氮化鋁的應(yīng)用:應(yīng)用于襯底材料,AlN晶體是GaN、AlGaN以及AlN外延材料的理想襯底。與藍寶石或SiC襯底相比,AlN與GaN熱匹配和化學兼容性更高、襯底與外延層之間的應(yīng)力更小。因此,AlN晶體作為GaN外延襯底時可大幅度降低器件中的缺陷密度,提高器件的性能,在制備高溫、高頻、高功率電子器件方面有很好的應(yīng)用前景。另外,用AlN晶體做高鋁(Al)組份的AlGaN外延材料襯底還可以有效降低氮化物外延層中的缺陷密度,極大地提高氮化物半導體器件的性能和使用壽命。基于AlGaN的高質(zhì)量日盲探測器已經(jīng)獲得成功應(yīng)用。
氮化鋁的熱傳導機理:熱導率,也即導熱系數(shù),作為衡量物質(zhì)導熱能力的量度,是導熱材料很重要的性質(zhì)之一。AIN屬于共價化合物,其分子內(nèi)部沒有可自由移動的電子,因此熱量的傳遞是以晶格振動這種形式來實現(xiàn)的,這種方式叫“聲子傳熱”。晶體內(nèi)部溫度高的部分能量大,溫度低的部分能量小,能量通過聲子之間互相作用,從高能量向低能量發(fā)生傳遞,能量的遷移導致熱量的傳導??梢钥吹剑丫Ц駜?nèi)部的原子看成小球,這些小球之間彼此由彈簧(共價鍵)連接起來,從而每個原子的振動都要牽動周圍的原子,使振動以彈性波的形式在晶體中傳播。這種晶格振動產(chǎn)生的能量量子,即“聲子”,聲子相互作用使振動傳遞,從而使能量遷移,傳導熱量。氮化鋁是一種以共價鍵相連的物質(zhì),它有六角晶體結(jié)構(gòu),與硫化鋅、纖維鋅礦同形。
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,促進坯體致密化;另一方面,高熱導率是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,進而提高熱導率。選擇多元復合燒結(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燒結(jié)助劑,實現(xiàn)AlN低溫燒結(jié),就可以減少能耗、降低成本,便于進行連續(xù)生產(chǎn)。 氮化鋁一般難以燒結(jié)致密,使用添加劑可以在較低溫度產(chǎn)生液相,潤濕晶粒,從而達到致密化。大連超細氮化鋁粉體品牌
氮化鋁陶瓷片川于大功率半導體集成電路和大功率的厚模電路。大連超細氮化鋁粉體品牌
流延法制備氮化鋁陶瓷基板的性質(zhì)與氮化鋁粉料的質(zhì)量、流延參數(shù)、排膠制度和燒結(jié)制度等工藝關(guān)系密切。據(jù)中國粉體網(wǎng)編輯的學習了解,粗的氮化鋁粉料易于成型,但不宜形成高質(zhì)量的基片,細氮化鋁粉料只有在嚴格控制流延參數(shù)的情況下方能成型,但成型的流延帶質(zhì)量較好。排膠溫度和速度也需嚴格控制,溫度高和速度快將引起流延帶的嚴重開裂。燒成制度非常關(guān)鍵,它將決定基片的很終性能。在生產(chǎn)過程中,通常對流延后的產(chǎn)品質(zhì)量要求十分嚴格,因此必須要注意以下幾個關(guān)鍵點:刮刀的表面粗糙度、漿料槽液面高度、漿料的均勻性、流延厚度、制定并執(zhí)行很佳的干燥工藝等。大連超細氮化鋁粉體品牌
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