氮化鋁陶瓷微觀結構對熱導率的影響:在實際應用中,常在AlN中加入各種燒結助劑來降低AlN陶瓷的燒結溫度,與此同時在氮化鋁晶格中也引入了第二相,致使熱傳導過程中聲子發生散射導致熱導率下降。添加燒結助劑引入的第二相會出現幾種情況:從分布形式來看,可分為孤島狀和連續分布在晶界處;從分布位置來看,可分為分布在晶界三角處和晶界其他處。連續分布的晶粒可為聲子提供了更直接的通道,直接接觸AlN晶粒比孤立分布的AlN晶粒具有更高的熱導率,所以第二相是連續分布的更好;分布于晶界三角處的AlN陶瓷在熱傳導過程中產生的干擾散射較少,而且能夠使AlN晶粒間保持接觸,故而第二相分布在晶界三角處更好。此外,晶界相若分布不均勻,會導致大量的氣孔存在,阻礙聲子的散射,導致AlN的熱導率下降,晶界含量、晶界大小以及氣孔率對熱導率的表現也有一定的影響。因此,在AlN陶瓷的燒結過程中,可以通過改善燒結工藝的途徑,如提高燒結溫度、延長保溫時間、熱處理等,改善晶體內部缺陷,盡可能使第二相連續分布以及位于三叉晶界處,從而提高氮化鋁陶瓷的熱導率。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〕。紹興單晶氮化鋁廠家
AlN陶瓷金屬化的方法主要有:化學鍍金屬化法是在沒有外電流通過的情況下,利用還原劑將溶液中的金屬離子還原在呈催化活性的物體表面上,在物體表面形成金屬鍍層。化學鍍法金屬化的結合強度很大程度上依賴于基體表面的粗糙度,在一定范圍內,基體表面的粗糙度越大,結合強度越高;另一方面,化學鍍金屬化法的附著性不佳,且金屬圖形的制備仍需圖形化工藝實現。激光金屬化法利用激光的熱效應使AlN表面發生熱分解,直接生成金屬導電層。激光照射到AlN陶瓷表面后,陶瓷表面吸收激光的能量,表面溫度上升。當AlN表面溫度達到熱分解溫度時,AlN表面就會發生熱分解,析出金屬鋁。具有成本低、效率高、設備維護簡單等優點,在生產實踐中得到了較廣的應用。但是,激光金屬化也同樣面臨著許多問題,如:金屬化層表面生成團聚物并呈多孔性,金屬化層的附著性差和金屬厚度不均等。上海多孔氮化硼生產商氮化鋁是高溫和高功率的電子器件的理想材料。
氧雜質對熱導率的影響:AIN極易發生水解和氧化,使氮化鋁表面發生氧化,導致氧固溶入AIN晶格中形成鋁空位缺陷,這樣就會導致聲子散射增加,平均自由程降低,熱導率也隨之降低。因此,為了提高熱導率,加入合適的燒結助劑來除去晶格中的氧雜質是一種有效的辦法。氮化鋁陶瓷的燒結的關鍵控制要素:AlN是共價化合物,原子的自擴散系數小,鍵能強,導致很難燒結致密,其熔點高達3000℃以上,燒結溫度更是高達1900℃以上,如此高的燒結溫度嚴重制約了氮化鋁在工業上的實際應用。此外,AlN表層的氧雜質是在高溫下才開始向其晶格內部擴散的,因此低溫燒結還有另外一個作用,即延緩燒結時表層的氧雜質向AlN晶格內部擴散,減少晶格內的氧雜質,因此制備高熱導率的AlN陶瓷材料,低溫燒結技術的研究勢在必行。目前工業上,氮化鋁陶瓷的燒結有多種方式,可以根據實際需求,采取不同的燒結方法來獲得致密的陶瓷體,無論用什么燒結方式,細化氮化鋁原始粉料以及添加適宜的低溫燒結助劑能夠有效降低氮化鋁陶瓷的燒結溫度。
氮化鋁是一種綜合性能優良的陶瓷材料,由于氮化鋁是共價化合物,自擴散系數小,熔點高,導致其難以燒結,直到20世紀50年代,人們才成功制得氮化鋁陶瓷,并作為耐火材料應用于純鐵、鋁以及鋁合金的熔煉。自20世紀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,其應用范圍也不斷擴大。尤其是進入21世紀以來,隨著微電子技術的飛速發展,電子整機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展,越來越復雜的器件對基片和封裝材料的散熱提出了更高要求,進一步促進了氮化鋁產業的蓬勃發展。在氮化鋁一系列重要的性質中,很為明顯的是高的熱導率。
氮化鋁陶瓷基片制造并非易事:氮化鋁的很大特點是熱膨脹系數(CTE)與半導體硅(Si)相當,且熱導率高,理論上氮化鋁熱導率可達到320W/(m·K),但成本很高。由于制備氮化鋁陶瓷的重點原料氮化鋁粉體制備工藝復雜、能耗高、周期長、價格昂貴,國內的氮化鋁粉體很大程度上依賴進口。原料的批次穩定性、成本也成為國內氮化鋁陶瓷基片材料制造的瓶頸。氮化鋁基板生產呈地區集中狀態,美國、日本、德國等國家和地區是全球很主要的電子元件生產和研發中心,在氮化鋁陶瓷基片的研究已遠早于國內。日本已有較多企業研發和生產氮化鋁陶瓷基片,目前是全球很大的氮化鋁陶瓷基片生產國。氮化鋁防導熱性好,熱膨脹系數小,是良好的耐熱沖擊材料。廣州納米氮化硼廠家直銷
氮化鋁材料有陶瓷型和薄膜型兩種。紹興單晶氮化鋁廠家
AIN氮化鋁陶瓷作為一種綜合性能優良的新型陶瓷材料,因其氮化鋁陶瓷具有優良的熱傳導性,可靠的電絕緣性,低的介電常數和介電損耗,無毒以及與硅相匹配的熱膨脹系數等一系列優良特性,被認為是新一代高集成度半導體基片和電子器件封裝的理想材料。氮化鋁陶瓷可做成氮化鋁陶瓷基板,被較廣應用到散熱需求較高的領域,比如大功率LED模組,半導體等領域。高性能氮化鋁粉體是制備高熱導率氮化鋁陶瓷基片的關鍵,目前國外氮化鋁粉制造工藝已經相當成熟,商品化程度也很高。但掌握高性能氮化鋁粉生產技術的廠家并不多,主要分布在日本、德國和美國。氮化鋁粉末作為制備陶瓷成品的原料,其純度、粒度、氧含量以及其它雜質的含量都對后續成品的熱導性能、后續燒結,成型工藝有重要影響,是很終成品性能優異與否的基石。紹興單晶氮化鋁廠家
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