高電阻率、高熱導(dǎo)率和低介電常數(shù)是電子封裝用基片材料的很基本要求。封裝用基片還應(yīng)與硅片具有良好的熱匹配、易成型、高表面平整度、易金屬化、易加工、低成本等特點(diǎn)和一定的力學(xué)性能。陶瓷由于具有絕緣性能好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、熱導(dǎo)率高、高頻特性好等優(yōu)點(diǎn),成為很常用的基片材料。常用的陶瓷基片材料有氧化鈹、氧化鋁、氮化鋁等,其中氧化鋁陶瓷基板的熱導(dǎo)率低,熱膨脹系數(shù)和硅不太匹配;氧化鈹雖然有優(yōu)良的性能,但其粉末有劇毒;而氮化鋁陶瓷具有高熱導(dǎo)率、好的抗熱沖擊性、高溫下依然擁有良好的力學(xué)性能,被認(rèn)為是很理想的基板材料。氮化鋁陶瓷擁有高硬度和高溫強(qiáng)度性能,可用作切割工具、砂輪和拉絲模以及制造工具材料、金屬陶瓷材料的原料。還具有優(yōu)良的耐磨損性能,可用作耐磨損零件,但由于造價(jià)高,只能用于磨損嚴(yán)重的部位。將某些易氧化的金屬或非金屬表面包覆AlN涂層,可以提高其抗氧化、耐磨的性能;也可以用作防腐蝕涂層,如腐蝕性物質(zhì)的處理器和容器的襯里等。氧化鈹雖然有優(yōu)良的性能,但其粉末有劇毒。蘇州片狀氮化鋁粉體供應(yīng)商
薄膜法是通過(guò)真空鍍膜技術(shù)在AlN基板表面實(shí)現(xiàn)金屬化。通常采用的真空鍍膜技術(shù)有離子鍍、真空蒸鍍、濺射鍍膜等。但金屬和陶瓷是兩種物理化學(xué)性質(zhì)完全不同的材料,直接在陶瓷基板表面進(jìn)行金屬化得到的金屬化層的附著力不高,并且陶瓷基板與金屬的熱膨脹系數(shù)不匹配,在工作時(shí)會(huì)受到較大的熱應(yīng)力。為了提高金屬化層的附著力和減小陶瓷與金屬的熱應(yīng)力,陶瓷基板一般采用多層金屬結(jié)構(gòu)。直接覆銅法(DBC)是一種基于陶瓷基板發(fā)展起來(lái)的陶瓷表面金屬化方法,基本原理是:在弱氧化環(huán)境中,與陶瓷表面連接的金屬銅表面會(huì)被氧化形成一層Cu[O]共晶液相,該液相對(duì)互相接觸的金屬銅和陶瓷基板表面都具有良好潤(rùn)濕效果,并在界面處形成CuAlO2等化合物使金屬銅能夠牢固的敖接在陶瓷表面,實(shí)現(xiàn)陶瓷表面的金屬化。而AlN基板具有較強(qiáng)的共價(jià)鍵,金屬銅直接覆著在其表面的附著力不高,因此必須進(jìn)行預(yù)處理來(lái)改善其與Cu的附著力。一般先對(duì)其表面進(jìn)行氧化,生成一層薄Al2O3,通過(guò)該氧化層來(lái)實(shí)現(xiàn)與金屬銅的連接。麗水絕緣氮化鋁粉體哪家好由于氮化鋁的聲表面波速度高,具有壓電性,可用作聲表面波器件。
提高氮化鋁陶瓷熱導(dǎo)率的途徑:加入適當(dāng)?shù)臒Y(jié)助劑,引入添加劑主要有兩方面的作用:促進(jìn)氮化鋁陶瓷致密化。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),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(rùn)濕晶粒,從而達(dá)到致密化。凈化晶格。氮化鋁低氧有很強(qiáng)的親和力,晶格中經(jīng)常固溶了氧,產(chǎn)生鋁空位,降低了聲子的平均自由程,熱導(dǎo)率也因此降低。合適的添加劑可以有效與晶格中氧反應(yīng)生成第二相,凈化晶格,提高熱導(dǎo)率。大量的研究表明,稀土金屬氧化物和氟化物、堿土金屬氧化物和氟化物等均可以作為助燒劑提高氮化鋁的熱導(dǎo)率。但添加劑的量應(yīng)適當(dāng),過(guò)多會(huì)增加雜質(zhì)含量,從而影響熱導(dǎo)率;過(guò)少又起不到燒結(jié)助劑的作用。復(fù)合助劑比單一的添加劑能更有效的提高熱導(dǎo)率,同時(shí)還能降低燒結(jié)溫度。
氮化鋁陶瓷的注射成型:排膠工藝,由于注射成型坯體中有機(jī)物含量較高,排膠過(guò)快會(huì)造成坯體開(kāi)裂、起泡、分層和變形,因此,如何快速高效排膠成為注射成型的一大難點(diǎn)。排膠工藝包括熱排膠和溶劑排膠。起初主要采用熱排膠,簡(jiǎn)單地把有機(jī)物燒除,這種方式能耗高、時(shí)間長(zhǎng)。為了提高排膠效率,一些學(xué)者探索了溶劑排膠的工藝。由于粘結(jié)劑中石蠟占比重較大,溶劑排膠主要是將坯體中的石蠟溶解,其他粘結(jié)劑仍能維持坯體形狀。溶劑排膠結(jié)合熱工藝排膠可以縮短排膠時(shí)間。注射成型的工藝特點(diǎn):可近凈尺寸成型各種復(fù)雜形狀,很少(或無(wú)需)進(jìn)行機(jī)械加工;成型產(chǎn)品生坯密度均勻,且表面光潔度及強(qiáng)度高;成型產(chǎn)品燒結(jié)體性能優(yōu)異且一致性好;易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn),生產(chǎn)效率高。氮化鋁是高溫和高功率的電子器件的理想材料。
氮化鋁粉體的制備工藝:原位自反應(yīng)合成法:原位自反應(yīng)合成法的原理與直接氮化法的原理基本類(lèi)同,以鋁及其它金屬形成的合金為原料,合金中其它金屬先在高溫下熔出,與氮?dú)獍l(fā)生反應(yīng)生成金屬氮化物,繼而金屬Al取代氮化物的金屬,生產(chǎn)AlN。其優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、原料豐富、反應(yīng)溫度低,合成粉體的氧雜質(zhì)含量低。其缺點(diǎn)是金屬雜質(zhì)難以分離,導(dǎo)致其絕緣性能較低。等離子化學(xué)合成法:等離子化學(xué)合成法是使用直流電弧等離子發(fā)生器或高頻等離子發(fā)生器,將Al粉輸送到等離子火焰區(qū)內(nèi),在火焰高溫區(qū)內(nèi),粉末立即融化揮發(fā),與氮離子迅速化合而成為AlN粉體。其優(yōu)點(diǎn)是團(tuán)聚少、粒徑小。其缺點(diǎn)是該方法為非定態(tài)反應(yīng),只能小批量處理,難于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),且其氧含量高、所需設(shè)備復(fù)雜和反應(yīng)不完全。氮化鋁粉體的制備工藝主要有直接氮化法和碳熱還原法。麗水絕緣氮化鋁粉體哪家好
氮化鋁由于造價(jià)高,只能用于磨損嚴(yán)重的部位。蘇州片狀氮化鋁粉體供應(yīng)商
影響氮化鋁陶瓷熱導(dǎo)率的因素:致密度:根據(jù)氮化鋁的熱傳導(dǎo)性能,低致密度的樣品存在的大量氣孔,會(huì)影響聲子的散射,降低其平均自由程,進(jìn)而降低氮化鋁陶瓷的熱導(dǎo)率。同時(shí),低致密度的樣品其機(jī)械性能也可能達(dá)不到相關(guān)應(yīng)用要求。因此,高致密度是氮化鋁陶瓷具有高熱導(dǎo)率的前提。顯微結(jié)構(gòu):氮化鋁陶瓷的顯微組織結(jié)構(gòu)與其熱力學(xué)性能有著一一對(duì)應(yīng),顯微結(jié)構(gòu)包括晶粒尺寸、形貌和晶界第二相的含量及分布等。實(shí)際的氮化鋁陶瓷為多相組成的多晶體,它主要由氮化鋁晶相、鋁酸鹽第二相(晶界相)以及氣孔等缺陷組成。除了對(duì)氮化鋁的晶格缺陷進(jìn)行研究外,許多人還對(duì)氮化鋁的晶粒、晶界形貌、晶界相的組成、性質(zhì)、含量、分布、以及它們與熱導(dǎo)率的關(guān)系進(jìn)行了較廣研究,一般認(rèn)為鋁酸鹽第二相的分布對(duì)熱導(dǎo)率的影響很為重要。蘇州片狀氮化鋁粉體供應(yīng)商
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