高導(dǎo)熱氮化鋁基片的燒結(jié)工藝重點(diǎn)包括燒結(jié)方式、燒結(jié)助劑的添加、燒結(jié)氣氛的控制等。放電等離子燒結(jié)是20世紀(jì)90年代發(fā)展并成熟的一種燒結(jié)技術(shù),它利用脈沖大電流直接施加于模具和樣品上,產(chǎn)生體加熱使被燒結(jié)樣品快速升溫;同時(shí),脈沖電流引起顆粒間的放電效應(yīng),可凈化顆粒表面,實(shí)現(xiàn)快速燒結(jié),有效地抑制顆粒長(zhǎng)大。使用SPS技術(shù)能夠在較低溫度下進(jìn)行燒結(jié),且升溫速度快,燒結(jié)時(shí)間短。微波燒結(jié)是利用特殊頻段的電磁波與介質(zhì)的相互耦合產(chǎn)生介電損耗,使坯體整體加熱的燒結(jié)方法。微波同時(shí)提高了粉末顆?;钚裕铀傥镔|(zhì)的傳遞。微波燒結(jié)也是一種快速燒結(jié)法,同樣可保證樣品安全衛(wèi)生無(wú)污染。雖然機(jī)理與放電等離子體燒結(jié)有所不同,但是兩者都能實(shí)現(xiàn)整體加熱,才能極大地縮短燒結(jié)周期,所得陶瓷晶體細(xì)小均勻。陶瓷注射成型粘結(jié)劑須具備以下條件:流動(dòng)特性好,注射成型黏度適中,且黏度隨溫度不能波動(dòng)太大。舟山陶瓷氮化鋁廠家
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。舟山陶瓷氮化鋁廠家氮化鋁是共價(jià)化合物,具有熔點(diǎn)高、自擴(kuò)散系數(shù)小的特點(diǎn)。
氮化鋁陶瓷的應(yīng)用:氮化鋁粉末純度高,粒徑小,活性大,是制造高導(dǎo)熱氮化鋁陶瓷基片的主要原料。氮化鋁陶瓷基片,熱導(dǎo)率高,膨脹系數(shù)低,強(qiáng)度高,耐高溫,耐化學(xué)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(guò)傳統(tǒng)氧化鋁,是新型的耐磨陶瓷材料,但由于造價(jià)高,只能用于磨損嚴(yán)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(jī)耐蝕部件,利用其光學(xué)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(duì)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(huì)反應(yīng)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(yīng)用。
氮化鋁陶瓷是以氮化鋁(AIN)為主晶相的陶瓷。AIN晶體以〔AIN4〕四面體為結(jié)構(gòu)單元共價(jià)鍵化合物,具有纖鋅礦型結(jié)構(gòu),屬六方晶系?;瘜W(xué)組成 AI 65.81%,N 34.19%,比重3.261g/cm3,白色或灰白色,單晶無(wú)色透明,常壓下的升華分解溫度為2450℃。為一種高溫耐熱材料。熱膨脹系數(shù)(4.0-6.0)X10-6/℃。多晶AIN熱導(dǎo)率達(dá)260W/(m.k),比氧化鋁高5-8倍,所以耐熱沖擊好,能耐2200℃的極熱。此外,氮化鋁具有不受鋁液和其它熔融金屬及砷化鎵侵蝕的特性,特別是對(duì)熔融鋁液具有極好的耐侵蝕性。性能指標(biāo):各種電性能(介電常數(shù)、介質(zhì)損耗、體電阻率、介電強(qiáng)度)優(yōu)良;機(jī)械性能好,抗折強(qiáng)度高于Al2O3和BeO陶瓷,可以常壓燒結(jié);光傳輸特性好;無(wú)毒。氮化鋁可以抵抗大部分融解的鹽的侵襲,包括氯化物及冰晶石〔即六氟鋁酸鈉〕。
目前,氮化鋁也存在一些問(wèn)題。其一是粉體在潮濕的環(huán)境極易與水中羥基形成氫氧化鋁,在AlN粉體表面形成氧化鋁層,氧化鋁晶格溶入大量的氧,降低其熱導(dǎo)率,而且也改變其物化性能,給AlN粉體的應(yīng)用帶來(lái)困難。抑制AlN粉末的水解處理主要是借助化學(xué)鍵或物理吸附作用在AlN顆粒表面涂覆一種物質(zhì),使之與水隔離,從而避免其水解反應(yīng)的發(fā)生。目前抑制水解處理的方法主要有:表面化學(xué)改性和表面物理包覆。其二是氮化鋁的價(jià)格高居不下,每公斤上千元的價(jià)格也在一定程度上限制了它的應(yīng)用。制備氮化鋁粉末一般都需要較高的溫度,從而導(dǎo)致生產(chǎn)制備過(guò)程中的能耗較高,同時(shí)存在安全風(fēng)險(xiǎn),這也是一些高溫制備方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的主要弊端。再者是生產(chǎn)制備過(guò)程中的雜質(zhì)摻入或者有害產(chǎn)物的生成問(wèn)題,例如碳化還原反應(yīng)過(guò)量碳粉的去除問(wèn)題,以及化學(xué)氣相沉積法的氯化氫副產(chǎn)物的去除問(wèn)題,這都要求制備氮化鋁的過(guò)程中需對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行提純,這也導(dǎo)致了生產(chǎn)制備氮化鋁的成本居高不下。氮化鋁膜是指用氣相沉積、液相沉積、表面轉(zhuǎn)化或其它表面技術(shù)制備的氮化鋁覆蓋層。舟山陶瓷氮化鋁廠家
氮化鋁是纖鋅礦型的晶體結(jié)構(gòu),無(wú)毒,呈白色或灰白色。舟山陶瓷氮化鋁廠家
氮化鋁陶瓷有哪些特性和應(yīng)用呢:高導(dǎo)熱性和出色的電絕緣性使氮化鋁適用于各種極端環(huán)境。氮化鋁是一種高性能材料,特別適用于要求嚴(yán)苛的電氣應(yīng)用。我們將較廣的技術(shù)理解與與客戶合作的承諾相結(jié)合,確保我們的材料解決方案滿足嚴(yán)格的規(guī)格,同時(shí)提供的性能。氮化鋁可以通過(guò)干壓和燒結(jié)或使用適當(dāng)?shù)臒Y(jié)助劑通過(guò)熱壓生產(chǎn),這些過(guò)程的結(jié)果是一種在包括氫氣和二氧化碳?xì)夥赵趦?nèi)的一系列惰性環(huán)境中在高溫下穩(wěn)定的材料。氮化鋁主要用于電子領(lǐng)域,特別是當(dāng)散熱是一項(xiàng)重要功能時(shí)。氮化鋁的特性也使其特別適用于制造耐腐蝕產(chǎn)品。典型的氮化鋁特性包括:非常好的導(dǎo)熱性、熱膨脹系數(shù)與硅相似、良好的介電性能、良好的耐腐蝕性、在半導(dǎo)體加工環(huán)境中的穩(wěn)定性。典型的氮化鋁應(yīng)用包括:導(dǎo)熱片、電子基板、IC封裝、功率晶體管基極、微波器件封裝。舟山陶瓷氮化鋁廠家
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