在現有可作為基板材料使用的陶瓷材料中,Si3N4陶瓷抗彎強度很高,耐磨性好,是綜合機械性能很好的陶瓷材料,同時其熱膨脹系數很小,因而被很多人認為是一種很有潛力的功率器件封裝基片材料。但是其制備工藝復雜,成本較高,熱導率偏低,主要適合應用于強度要求較高但散熱要求不高的領域。而氮化鋁各方面性能同樣也非常,尤其是在電子封裝對熱導率的要求方面,氮化鋁優勢巨大。不足的是,較高成本的原料和工藝使得氮化鋁陶瓷價格很高,這是制約氮化鋁基板發展的主要問題。但是隨著氮化鋁制備技術的不斷發展,其成本必定會有所降低,氮化鋁陶瓷基板在大功率LED領域大面積應用指日可待。直至980℃,氮化鋁在氫氣及二氧化碳中仍相當穩定。金華多孔氮化硼商家
提高氮化鋁陶瓷熱導率的途徑:選擇合適的燒結工藝,熱壓燒結:熱壓燒結是指在機械壓力和溫度同時作用下,對粉料進行燒結獲得致密塊體的過程。熱壓燒結可以使加熱燒結和加壓成型同時進行。在高溫下坯體持續受到壓力作用,粉末原料處于熱塑性狀態,有利于物質的擴散和流動,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。熱壓燒結可以降低氮化鋁陶瓷的燒結溫度,而且不用燒結助劑也能使氮化鋁燒結致密,且除氧能力強,但是缺點是設備昂貴,而且只能制備形狀簡單的樣品。絕緣氮化鋁粉體生產商氮化鋁陶瓷片川于大功率半導體集成電路和大功率的厚模電路。
提高氮化鋁陶瓷熱導率的途徑:提高氮化鋁粉末的純度,理想的氮化鋁粉料應含適量的氧。除氧以外,其他雜質元素如Si、Mn和Fe等,也能進入氮化鋁晶格,造成缺陷,降低氮化鋁的熱導率。雜質進入晶格后,使晶格發生局部畸變,由此產生應力作用,引起位錯、層錯等缺陷,增大聲子散射,故應該提高氮化鋁的粉末的純度。改進氮化鋁粉末合成方法,制備出粒徑在1μm以下,含氧量1%的高純粉末,是制備高導熱氮化鋁陶瓷的前提。此外,對含燒結助劑的氮化鋁粉末,引入適量的碳,在制備氮化鋁陶瓷的燒結過程中,于致密化之前,先對氮化鋁粉末表面的氧化物進行還原碳化,也能使氮化鋁陶瓷的熱導率提高。
氮化鋁粉體的合成方法:直接氮化法:在高溫氮氣氛圍中,鋁粉直接與氮氣化合生產氮化鋁粉末,反應溫度一般在800℃~1200℃。反應式為:2Al+N2→2AlN。該方法的缺點很明顯,在反應初期,鋁粉顆粒表面會逐漸生成氮化物膜,使氮氣難以進一步滲透,阻礙氮氣反應,致使產率較低;又由于鋁和氮氣之間的反應是強放熱反應,速度很快,造成AlN粉體自燒結,形成團聚,使得粉體顆粒粗化。碳熱還原法:將氧化鋁粉末和碳粉的混合粉末在高溫下(1400℃~1800℃)的流動氮氣中發生還原氮化反應生成AlN粉末。其反應式為:Al2O3+3C+N2→2AlN+3CO。該方法的主要難點在于,對氧化鋁和碳的原料要求比較高,原料難以混合均勻,氮化溫度較高,合成時間較長,而且還需對過量的碳進行除碳處理,工藝復雜,制備成本較高。提高氮化鋁陶瓷熱導率的途徑:加入適當的燒結助劑,可促進氮化鋁陶瓷致密化。
提高氮化鋁陶瓷熱導率的途徑:選擇合適的燒結工藝,致密度對氮化鋁陶瓷的熱導率有重要影響,致密度較低的氮化鋁陶瓷很難有較高的熱導率,因此必須選擇合適的燒結工藝實現氮化鋁陶瓷的致密化。常壓燒結:常壓燒結的燒結溫度通常為1600℃至2000℃,當添加了Y2O3燒結助劑后,氮化鋁粉會產生液相燒結,燒結溫度一般在1700℃至1900℃,特別是1800℃很常用,保溫時間為2h。燒結溫度還要受到氮化鋁粉粒度、添加劑含量及種類等的影響。熱壓溫度相對能低一些,一般是在1500℃至1700℃,保溫時間為0.5h,施加的壓力為20MPa左右。在1500℃至1800℃范圍內,提高氮化鋁燒結溫度通常會明顯提高氮化鋁燒結體的導熱率和致密度,特別是在常壓燒結時,這種影響更為明顯。陶瓷注射成型技術是一種制造復雜形狀陶瓷零部件的新興技術。上海多孔氮化硼生產商
復合材料,環氧樹脂/AlN復合材料作為封裝材料,需要良好的導熱散熱能力,且這種要求愈發嚴苛。金華多孔氮化硼商家
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合在一起,通常在多層結構基板中,基板內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該具有反應性好、與基板結合力強的特性,表面金屬層多選擇電導率高、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,結合強度高。但薄膜金屬化需要后續圖形化工藝實現金屬引線的圖形制備,成本較高。金華多孔氮化硼商家
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