杭州納米氧化鋁

陶瓷線路板的耐熱循環(huán)性能是其可靠性關(guān)鍵參數(shù)之一。本文對陶瓷基板在反復(fù)周期性加熱過程中發(fā)生的變形情況進(jìn)行了研究。通過實驗發(fā)現(xiàn)，陶瓷覆銅板在周期性加熱過程中，存在類似金屬材料在周期載荷作用下出現(xiàn)的棘輪效應(yīng)和包辛格效應(yīng)。結(jié)合ＡＮＳＹＳ有限元計算結(jié)果，可以推斷，陶瓷線路板的失效開裂與金屬層的塑性變形或位錯運動直接相關(guān)。另外，活性金屬釬焊陶瓷基板的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性優(yōu)于直接覆銅陶瓷基板。隨著功率器件工作電壓、電流的增加和芯片尺寸不斷減小，芯片功率密度急劇增加，對芯片的散熱封裝的可靠性提出了更高挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)柔性基板或金屬基板已滿足不了第三代半導(dǎo)體模塊高功率、高散熱的要求，陶瓷基板具有良好的導(dǎo)熱性、耐熱性、絕緣性、低熱膨脹系數(shù)，是功率電子器件中關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。陶瓷基板由金屬線路層和陶瓷層組成，由于陶瓷和金屬之間存在較大的熱膨脹差異，使用過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力會造成基板開裂失效，因此，對陶瓷基板耐熱循環(huán)可靠性研究具有重要意義。氮化鋁材料有陶瓷型和薄膜型兩種。杭州納米氧化鋁

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；無毒。大連超細(xì)氮化硼廠家直銷氮化鋁(AIN)是AI-N二元系中穩(wěn)定的相，它具有共價鍵、六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)。

薄膜法是通過真空鍍膜技術(shù)在AlN基板表面實現(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，在工作時會受到較大的熱應(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被氧化形成一層Cu[O]共晶液相，該液相對互相接觸的金屬銅和陶瓷基板表面都具有良好潤濕效果，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，實現(xiàn)陶瓷表面的金屬化。而AlN基板具有較強(qiáng)的共價鍵，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)處理來改善其與Cu的附著力。一般先對其表面進(jìn)行氧化，生成一層薄Al2O3，通過該氧化層來實現(xiàn)與金屬銅的連接。

氮化鋁選用高純度且為微粉的“氮化鋁粉末”，一般而言氧質(zhì)量含量在1.2%以下，碳質(zhì)量含量為0.04%以下，F(xiàn)e含量為30ppm以下，Si含量為60ppm以下。氮化鋁粉體的很大粒徑很好控制在20μm以下的氮化鋁粉末。此處，“氧”基本上屬于雜質(zhì)，但有防止過分煅燒的作用，因此為了防止煅燒導(dǎo)致的煅燒體強(qiáng)度下降優(yōu)先選用氧質(zhì)量含量在0.7%以上的氮化鋁粉末。此外，在原料中常含有“煅燒助劑”，大多使用稀土金屬化合物、堿土金屬化合物、過渡金屬化合物等。例如可選用氧化釔或氧化鋁等，這些煅燒助劑與氮化鋁粉體形成復(fù)合的氧化物液相，該液相帶來煅燒體的高密度化，同時，提取氮化鋁晶粒中屬于雜質(zhì)的氧，以結(jié)晶晶界的氧化物進(jìn)行偏析，從而使氮化鋁基板的導(dǎo)熱率提高。若能以較低的成本制備出氮化鋁粉末，將會提高其商品化程度。

氧雜質(zhì)對熱導(dǎo)率的影響：AIN極易發(fā)生水解和氧化，使氮化鋁表面發(fā)生氧化，導(dǎo)致氧固溶入AIN晶格中形成鋁空位缺陷，這樣就會導(dǎo)致聲子散射增加，平均自由程降低，熱導(dǎo)率也隨之降低。因此，為了提高熱導(dǎo)率，加入合適的燒結(jié)助劑來除去晶格中的氧雜質(zhì)是一種有效的辦法。氮化鋁陶瓷的燒結(jié)的關(guān)鍵控制要素：AlN是共價化合物，原子的自擴(kuò)散系數(shù)小，鍵能強(qiáng)，導(dǎo)致很難燒結(jié)致密，其熔點高達(dá)3000℃以上，燒結(jié)溫度更是高達(dá)1900℃以上，如此高的燒結(jié)溫度嚴(yán)重制約了氮化鋁在工業(yè)上的實際應(yīng)用。此外，AlN表層的氧雜質(zhì)是在高溫下才開始向其晶格內(nèi)部擴(kuò)散的，因此低溫?zé)Y(jié)還有另外一個作用，即延緩燒結(jié)時表層的氧雜質(zhì)向AlN晶格內(nèi)部擴(kuò)散，減少晶格內(nèi)的氧雜質(zhì)，因此制備高熱導(dǎo)率的AlN陶瓷材料，低溫?zé)Y(jié)技術(shù)的研究勢在必行。目前工業(yè)上，氮化鋁陶瓷的燒結(jié)有多種方式，可以根據(jù)實際需求，采取不同的燒結(jié)方法來獲得致密的陶瓷體，無論用什么燒結(jié)方式，細(xì)化氮化鋁原始粉料以及添加適宜的低溫?zé)Y(jié)助劑能夠有效降低氮化鋁陶瓷的燒結(jié)溫度。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。麗水高導(dǎo)熱氮化鋁粉體多少錢

由于鋁和氮的原子序數(shù)小，氮化鋁本身具有很高的熱導(dǎo)率。杭州納米氧化鋁

氮化鋁是一種綜合性能優(yōu)良的陶瓷材料，由于氮化鋁是共價化合物，自擴(kuò)散系數(shù)小，熔點高，導(dǎo)致其難以燒結(jié)，直到20世紀(jì)50年代，人們才成功制得氮化鋁陶瓷，并作為耐火材料應(yīng)用于純鐵、鋁以及鋁合金的熔煉。自20世紀(jì)70年代以來，隨著研究的不斷深入，氮化鋁的制備工藝日趨成熟，其應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大。尤其是進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子整機(jī)和電子元器件正朝微型化、輕型化、集成化，以及高可靠性和大功率輸出等方向發(fā)展，越來越復(fù)雜的器件對基片和封裝材料的散熱提出了更高要求，進(jìn)一步促進(jìn)了氮化鋁產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。杭州納米氧化鋁

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