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(shí)間及保溫時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),且其燒結(jié)溫度不能過(guò)高,以免AlN被還原。而在中性氣氛中不會(huì)出現(xiàn)上述情況,因此一般選擇在氮?dú)庵袩Y(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(guò)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(diǎn)物相,實(shí)現(xiàn)液相燒結(jié),降低燒結(jié)溫度,促進(jìn)坯體致密化;另一方面,高熱導(dǎo)率是AlN基板的重要性能,而實(shí)現(xiàn)AlN基板中由于存在氧雜質(zhì)等各種缺陷,熱導(dǎo)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(jìn)而提高熱導(dǎo)率。選擇多元復(fù)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?zé)Y(jié)助劑,實(shí)現(xiàn)AlN低溫?zé)Y(jié),就可以減少能耗、降低成本,便于進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)。 氮化鋁是一種綜合性能優(yōu)良的陶瓷材料,由于氮化鋁是共價(jià)化合物,自擴(kuò)散系數(shù)小,熔點(diǎn)高。天津納米氮化硼商家
氮化鋁陶瓷的流延成型:料漿均勻流到或涂到支撐板上,或用刀片均勻的刷到支撐面上,形成漿膜,經(jīng)干燥形成一定厚度的均勻的素坯膜的一種料漿成型方法。流延成型工藝包括漿料制備、流延成型、干燥及基帶脫離等過(guò)程。溶劑和分散劑:高固相含量的流延漿料是流延成型制備高性能氮化鋁陶瓷的關(guān)鍵因素之一。溶劑和分散劑是高固相含量的流延漿料的關(guān)鍵。溶劑必須滿足以下條件:必須與其他添加成分相溶,如分散劑、粘結(jié)劑和增塑劑等;化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不與粉料發(fā)生化學(xué)反應(yīng);對(duì)粉料顆粒的潤(rùn)濕性能好;易于揮發(fā)與燒除;使用安全、衛(wèi)生且對(duì)環(huán)境污染小。耐溫氮化鋁廠家直銷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。
AlN陶瓷基片的燒結(jié)工藝:燒結(jié)助劑及其添加方式,燒結(jié)助劑主要有兩方面的作用:一方面形成低熔點(diǎn)物相,實(shí)現(xiàn)液相燒結(jié),降低燒結(jié)溫度,促進(jìn)坯體致密化;另一方面,高熱導(dǎo)率是AlN基板的重要性能,而實(shí)際AlN基板中由于存在氧雜質(zhì)等各種缺陷,熱導(dǎo)率低于其理論值,加入燒結(jié)助劑可以與氧反應(yīng),使晶格完整化,進(jìn)而提高熱導(dǎo)率。常用的燒結(jié)助劑主要是以堿土金屬和稀土元素的化合物為主,單元燒結(jié)助劑燒結(jié)能力往往很有限,通常要配合1800℃以上燒結(jié)溫度、較長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間及較多含量的燒結(jié)助劑等條件。燒結(jié)過(guò)程中如果只采用一種燒結(jié)助劑,所需要的燒結(jié)溫度難以降低,生產(chǎn)成本較高。二元或多元燒結(jié)助劑各成分間相互促進(jìn),往往會(huì)得到更加明顯的燒結(jié)效果。目前,助燒劑引入的方式一般有2種,一種是直接添加,另一種是以可溶性硝酸鹽形式制成前驅(qū)體原位生成燒結(jié)助劑。后者所生成的燒結(jié)助劑組元分布更為均勻,顆粒更為細(xì)小,比表面能更大。
氮化鋁陶瓷的制備技術(shù):凝膠注模成型技術(shù)原理是首先將粉體、溶劑、分散劑混合球磨,制備具有高固相、粘度的粉體-溶劑濃懸浮液,加入合適的有機(jī)單體,添加引發(fā)劑或固化劑或者通過(guò)外界條件如溫度等的變化使陶瓷漿料中的單體交聯(lián)固化,很終在坯體中形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)將陶瓷顆粒固定,使?jié){料原位固化成型。與其他成型工藝技術(shù)相比,凝膠注模成型優(yōu)點(diǎn)如下:適用范圍較廣;成型坯體缺陷和變形小,是一種近凈尺寸成型工藝;坯體強(qiáng)度較高,成型坯體可進(jìn)行機(jī)加工;坯體中有機(jī)物含量很低,排膠后成品變形小;陶瓷生坯和燒結(jié)體密度高、均勻性好;成本低、工藝可控。目前,凝膠注模成型的主要問(wèn)題有:水機(jī)注凝成型需要對(duì)氮化鋁粉體做抗水解處理,非水基成型則需要進(jìn)一步尋找和制備凝膠網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)密度、強(qiáng)度適宜且易于制得高固含量低粘度漿料的注凝體系。氮化鋁陶瓷作為耐火材料應(yīng)用于純鐵、鋁以及鋁合金的熔煉。
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(guò)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(gè)具有功能圖形的生坯片疊加,層壓成多層陶瓷生坯片,在氮?dú)庵屑s700℃排除粘結(jié)劑,然后在1800℃氮?dú)庵羞M(jìn)行共燒,電鍍后即形成多層氮化鋁陶瓷。流延成型分為有機(jī)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(qiáng)的優(yōu)勢(shì),如設(shè)備要求低,可連續(xù)生產(chǎn)、生產(chǎn)效率高、自動(dòng)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(jī)粘結(jié)劑按一定比例混合,經(jīng)過(guò)造粒得到性能穩(wěn)定的喂料,然后在注射成型機(jī)上成型素坯,再經(jīng)過(guò)脫脂、燒結(jié)很終獲得AlN陶瓷基片。氮化鋁是綜合機(jī)械性能很好的陶瓷材料,同時(shí)其熱膨脹系數(shù)很小。耐溫氮化鋁廠家直銷
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。天津納米氮化硼商家
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(lán)寶石或SiC襯底相比,AlN與GaN熱匹配和化學(xué)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(shí)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(dǎo)體器件的性能和使用壽命?;贏lGaN的高質(zhì)量日盲探測(cè)器已經(jīng)獲得成功應(yīng)用。天津納米氮化硼商家
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