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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。氮化鋁陶瓷作為耐火材料應(yīng)用于純鐵、鋁以及鋁合金的熔煉。杭州超細氮化硼商家

AlN陶瓷金屬化的方法主要有：薄膜金屬化（如Ti/Pd/Au）、厚膜金屬化（低溫金屬化、高溫金屬化）、化學(xué)鍍金屬化（如Ni）、直接覆銅法（DBC）及激光金屬化。薄膜金屬化法采用濺射鍍膜等真空鍍膜法使膜材料和基板結(jié)合在一起，通常在多層結(jié)構(gòu)基板中，基板內(nèi)部金屬和表層金屬不盡相同，陶瓷基板相接觸的薄膜金屬應(yīng)該具有反應(yīng)性好、與基板結(jié)合力強的特性，表面金屬層多選擇電導(dǎo)率高、不易氧化的金屬。由于是氣相沉積，原則上任何金屬都可以成膜，任何基板都可以金屬化，而且沉積的金屬層均勻，結(jié)合強度高。但薄膜金屬化需要后續(xù)圖形化工藝實現(xiàn)金屬引線的圖形制備，成本較高。杭州超細氮化硼商家直至980℃，氮化鋁在氫氣及二氧化碳中仍相當(dāng)穩(wěn)定。

氮化鋁陶瓷具有優(yōu)良的熱、電、力學(xué)性能，所以它的應(yīng)用范圍比較廣。可以制成氮化鋁陶瓷基片，熱導(dǎo)率高，膨脹系數(shù)低，強度高，耐高溫，耐化學(xué)腐蝕，電阻率高，介電耗損小，是理想的大規(guī)模集成電路散熱基板和封裝材料。氮化鋁陶瓷硬度高，超過氧化鋁陶瓷，也可用于磨損嚴重的部位。利用氮化鋁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，對酸穩(wěn)定，但在堿性溶液中易被侵蝕。氮化鋁新生表面暴露在濕空氣中會反應(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。氮化鋁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。

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：促進氮化鋁陶瓷致密化。氮化鋁是共價化合物，具有熔點高、自擴散系數(shù)小的特點，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。凈化晶格。氮化鋁低氧有很強的親和力，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)，過多會增加雜質(zhì)含量，從而影響熱導(dǎo)率；過少又起不到燒結(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，同時還能降低燒結(jié)溫度。氮化鋁陶瓷基板用量十分巨大。

提高氮化鋁陶瓷熱導(dǎo)率的途徑：選擇合適的燒結(jié)工藝，熱壓燒結(jié)：熱壓燒結(jié)是指在機械壓力和溫度同時作用下，對粉料進行燒結(jié)獲得致密塊體的過程。熱壓燒結(jié)可以使加熱燒結(jié)和加壓成型同時進行。在高溫下坯體持續(xù)受到壓力作用，粉末原料處于熱塑性狀態(tài)，有利于物質(zhì)的擴散和流動，并且外加壓力抵消了形變阻力，促進了粉末顆粒之間的接觸。熱壓燒結(jié)可以降低氮化鋁陶瓷的燒結(jié)溫度，而且不用燒結(jié)助劑也能使氮化鋁燒結(jié)致密，且除氧能力強，但是缺點是設(shè)備昂貴，而且只能制備形狀簡單的樣品。在實際產(chǎn)品中，氮化鋁的晶體結(jié)構(gòu)不能完全均均勻分布，并且存在許多雜質(zhì)和缺陷。杭州超細氮化硼商家

氮化鋁是綜合機械性能很好的陶瓷材料，同時其熱膨脹系數(shù)很小。杭州超細氮化硼商家

氮化鋁具有與鋁、鈣等金屬不潤濕等特性，所以可以用其作坩堝、保護管、澆注模具等。將氮化鋁陶瓷作為金屬熔池可以用在浸入式熱電偶保護管中，由于它不粘附熔融金屬，在800~1000℃的熔池中可以連續(xù)使用大約3000個小時以上并且不會被侵蝕破壞。此外，由于氮化鋁材料對熔鹽砷化鎵等材料性能穩(wěn)定，那么將坩堝替代玻璃進行砷化鎵半導(dǎo)體的合成，能夠完全消除硅的污染而得到高純度的砷化鎵。耐熱材料。AlN的介電損耗值較低，為了使之適合作為微波衰減材料，通常添加導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性都良好的金屬或者陶瓷作為微波衰減劑制備成Al N 基的微波衰減陶瓷。目前研究中所涉及到的導(dǎo)電添加劑有碳納米管、TiB2、TiC以及金屬Mo、W、Cu等。氮化鋁陶瓷室溫比較強度高，且不易受溫度變化影響，同時具有比較高的熱導(dǎo)系數(shù)和比較低的熱膨脹系數(shù)，是一種優(yōu)良的耐熱沖材料及熱交換材料，作為熱交換材料，可望應(yīng)用于燃氣輪機的熱交換器上。杭州超細氮化硼商家

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