高性能氮化鋁陶瓷取決于氮化鋁粉體的質量,到目前為止,制備氮化鋁粉體有氧化鋁粉碳熱還原法、鋁粉直接氮化法、化學氣相沉積法、自蔓延高溫合成法等多種方法,各種方法都有其自身的優缺點。綜合來看,氧化鋁粉碳熱還原法和鋁粉直接氮化法比較成熟,是目前制備高性能氮化鋁粉的主流技術,已經用于工業化大規模生產。氮化鋁粉體制備的技術發展趨勢主要表現在兩個方面:一是進一步提升氮化鋁粉體的性能,使之能夠制造出更高熱導率的氮化鋁陶瓷產品;二是進一步提升氮化鋁粉體批次生產穩定性,增大批生產量,降低生產成本。我國目前的高性能氮化鋁粉基本依賴進口,不但價格高昂,而且隨時存在原材料斷供的風險。因此,實現高性能氮化鋁粉制造技術的國產化,已成為當務之急。氮化鋁還是電絕緣體,介電性能良好,用作電器元件也很有希望。嘉興電絕緣氮化鋁粉體價格
氮化鋁陶瓷有哪些特性和應用呢:高導熱性和出色的電絕緣性使氮化鋁適用于各種極端環境。氮化鋁是一種高性能材料,特別適用于要求嚴苛的電氣應用。我們將較廣的技術理解與與客戶合作的承諾相結合,確保我們的材料解決方案滿足嚴格的規格,同時提供的性能。氮化鋁可以通過干壓和燒結或使用適當的燒結助劑通過熱壓生產,這些過程的結果是一種在包括氫氣和二氧化碳氣氛在內的一系列惰性環境中在高溫下穩定的材料。氮化鋁主要用于電子領域,特別是當散熱是一項重要功能時。氮化鋁的特性也使其特別適用于制造耐腐蝕產品。典型的氮化鋁特性包括:非常好的導熱性、熱膨脹系數與硅相似、良好的介電性能、良好的耐腐蝕性、在半導體加工環境中的穩定性。典型的氮化鋁應用包括:導熱片、電子基板、IC封裝、功率晶體管基極、微波器件封裝。深圳納米氧化鋁氮化鋁的商品化程度并不高,這也是影響氮化鋁陶瓷進一步發展的關鍵因素。
氮化鋁選用高純度且為微粉的“氮化鋁粉末”,一般而言氧質量含量在1.2%以下,碳質量含量為0.04%以下,Fe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,但有防止過分煅燒的作用,因此為了防止煅燒導致的煅燒體強度下降優先選用氧質量含量在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的氧,以結晶晶界的氧化物進行偏析,從而使氮化鋁基板的導熱率提高。
氮化鋁粉體的制備工藝:原位自反應合成法:原位自反應合成法的原理與直接氮化法的原理基本類同,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,與氮氣發生反應生成金屬氮化物,繼而金屬Al取代氮化物的金屬,生產AlN。其優點是工藝簡單、原料豐富、反應溫度低,合成粉體的氧雜質含量低。其缺點是金屬雜質難以分離,導致其絕緣性能較低。等離子化學合成法:等離子化學合成法是使用直流電弧等離子發生器或高頻等離子發生器,將Al粉輸送到等離子火焰區內,在火焰高溫區內,粉末立即融化揮發,與氮離子迅速化合而成為AlN粉體。其優點是團聚少、粒徑小。其缺點是該方法為非定態反應,只能小批量處理,難于實現工業化生產,且其氧含量高、所需設備復雜和反應不完全。在空氣中,溫度高于700℃時,氮化鋁的物質表面會發生氧化作用。
陶瓷線路板的耐熱循環性能是其可靠性關鍵參數之一。本文對陶瓷基板在反復周期性加熱過程中發生的變形情況進行了研究。通過實驗發現,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的棘輪效應和包辛格效應。結合ANSYS有限元計算結果,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。另外,活性金屬釬焊陶瓷基板的結構穩定性優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。傳統柔性基板或金屬基板已滿足不了第三代半導體模塊高功率、高散熱的要求,陶瓷基板具有良好的導熱性、耐熱性、絕緣性、低熱膨脹系數,是功率電子器件中關鍵基礎材料。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,使用過程中產生的熱應力會造成基板開裂失效,因此,對陶瓷基板耐熱循環可靠性研究具有重要意義。通過將導熱能力優異的AlN納米顆粒添加到環氧樹脂中,可有效提高材料的熱導率和強度。大連絕緣氮化鋁粉體廠家直銷
直接氮化法的優點是工藝簡單,成本較低,適合工業大規模生產。嘉興電絕緣氮化鋁粉體價格
AlN陶瓷基片一般采用無壓燒結,該燒結方法是一種很普通的燒結,雖然工藝簡單、成本較低、可制備形狀復雜,但燒結溫度一般偏高,再不添加燒結助劑的情況下,一般無法制備高性能陶瓷基片。傳統燒結方式一般通過外部熱源對AlN坯體進行加熱,熱傳導不均且速度較慢,將影響燒結質量。微波燒結通過坯體吸收微波能量從而進行自身加熱,加熱過程是在整個材料內部同時進行,升溫速度快,溫度分散均勻,防止AlN陶瓷晶粒的過度生長。這種快速燒結技術能充分發揮亞微米級和納米級粉末的性能,具有很強的發展前景。放電等離子燒結技術主要利用放電脈沖壓力、脈沖能和焦耳熱產生瞬間高溫場實現快速燒結。放電等離子燒結技術的主要特點是升溫速度快,燒結時間短,燒結溫度低,可實現AlN陶瓷的快速低溫燒結。通過該燒結方法,燒結體的各個顆粒可類似于微波燒結那樣均勻地自身發熱以活化顆粒表面,可在短時間內得到致密化、高熱導燒結體。嘉興電絕緣氮化鋁粉體價格
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