AlN自擴散系數小難以燒結,一般采用添加堿土金屬化合物及稀土鑭系化合物,通過液相燒結實現燒結致密化。燒結助劑能在燒結初期和中期明顯促進AlN陶瓷燒結,并且在燒結的后期從陶瓷材料中部分揮發,從而制備純度及致密化程度都較高的AlN陶瓷材料及制品。在此過程中,助燒劑的種類、添加方式、添加量等均會對AlN陶瓷材料及制品的結構與性能產生明顯程度的影響。選擇AlN陶瓷燒結助劑應遵循以下原則:能在較低的溫度下與AlN顆粒表面的氧化鋁發生共熔,產生液相,這樣才能降低燒結溫度;產生的液相對AlN顆粒有良好的浸潤性,才能有效起到燒結助劑作用;燒結助劑與氧化鋁有較強的結合能力,以除去雜質氧,凈化AlN晶界;液相的流動性好,在燒結后期AlN晶粒生長過程中向三角晶界流動,而不至于形成AlN晶粒間的熱阻層;燒結助劑很好不與AlN發生反應,否則既容易產生晶格缺陷,又難于形成多面體形態的AlN完整晶形。氮化鋁的價格高居不下,每公斤上千元的價格也在一定程度上限制了它的應用。天津導熱氮化鋁
熱壓燒結:即在一定壓力下燒結陶瓷,可以使加熱燒結和加壓成型同時進行。無壓燒結:常壓燒結氮化鋁陶瓷一般溫度范圍為1600-2000℃,適當升高燒結溫度和延長保溫時間可以提高氮化鋁陶瓷的致密度。微波燒結:微波燒結也是一種快速燒結法,利用微波與介質的相互作用產生介電損耗而使坯體整體加熱的燒結方法。放電等離子燒結:融合等離子活化、熱壓、電阻加熱等技術,具有燒結速度快,晶粒尺寸均勻等特點。自蔓延燒結:即在超高壓氮氣下利用自蔓延高溫合成反應直接制備AlN陶瓷致密材料。但由于高溫燃燒反應下原料中的Al易熔融而阻礙氮氣向毛坯內部滲透, 難以得到致密度高的AlN陶瓷。以上5中燒結工藝中,熱壓燒結是目前制備高熱導率致密化AlN陶瓷的主要工藝。廣州電絕緣氧化鋁價格氮化鋁與氮化硅是目前很適合用作電子封裝基片的材料,但他們也有個共同的問題就是價格過高。
氮化鋁陶瓷的流延成型:料漿均勻流到或涂到支撐板上,或用刀片均勻的刷到支撐面上,形成漿膜,經干燥形成一定厚度的均勻的素坯膜的一種料漿成型方法。流延成型工藝包括漿料制備、流延成型、干燥及基帶脫離等過程。溶劑和分散劑:高固相含量的流延漿料是流延成型制備高性能氮化鋁陶瓷的關鍵因素之一。溶劑和分散劑是高固相含量的流延漿料的關鍵。溶劑必須滿足以下條件:必須與其他添加成分相溶,如分散劑、粘結劑和增塑劑等;化學性質穩定,不與粉料發生化學反應;對粉料顆粒的潤濕性能好;易于揮發與燒除;使用安全、衛生且對環境污染小。
在AlN陶瓷的燒結工藝中,燒結氣氛的選擇也十分關鍵的。一般的AlN陶瓷燒結氣氛有3種:還原型氣氛、弱還原型氣氛和中性氣氛。還原性氣氛一般為CO,弱還原性氣氛一般為H2,中性氣氛一般為N2。在還原氣氛中,AlN陶瓷的燒結時間及保溫時間不宜過長,燒結溫度不宜過高,以免AlN被還原。在中性氣氛中不會出現上述情況。所以一般選擇在氮氣中燒結,這樣可以獲得性能更好的AlN陶瓷。目前,國內氮化鋁材料的研究制造水平相比國外還有不小差距,研究基本停留在各大科研院所高校、真正能夠獨自產業化生產的機構極少。未來需把精力投入到幾種方法的綜合利用或新型陶瓷燒結技術研發上,減小生產成本,使得AlN陶瓷產品的種類豐富,外形尺寸結構多樣化、滿足多種領域應用的需求。氧化鋁陶瓷基板的熱導率低,熱膨脹系數和硅不太匹配。
為什么要用氮化鋁陶瓷基板?因為LED大燈的工作溫度非常高。而亮度跟功率是掛鉤的,功率越大,溫度越高,再度提高亮度只有通過精細的冷卻設計或者散熱器件的加大,但是效果并不理想。能夠使其達到理想效果的只有氮化鋁陶瓷基板。首先氮化鋁陶瓷基板的導熱率很高,氮化鋁基片可達170-260W/mK,是鋁基板的一百倍。其次,氮化鋁陶瓷基板還有非常優良的絕緣性,與燈珠更匹配的熱膨脹技術等一系列優點。應用于電動汽車和混合動力汽車中的電力電子器件市場規模很大。而電力器件模塊氮化鋁陶瓷基板的技術和商業機遇都令人期待。凝膠流延成型和注凝成型,成為氮化鋁陶瓷的主要生產方法,從而促進氮化鋁陶瓷的推廣與應用。大連電絕緣氮化鋁品牌
結晶氮化鋁溶于水、無水乙醇、,微溶于鹽酸,其水溶液呈酸性。天津導熱氮化鋁
氮化鋁陶瓷低溫燒結助劑的選擇:在燒結過程中通過添加一些低熔點的燒結助劑,可以在氮化鋁燒結過程中產生液相,促進氮化鋁胚體的致密燒結。此外,一些燒結助劑除了能夠產生液相促進燒結,還能夠與氮化鋁晶格中的氧雜質反應,起到去除氧雜質凈化晶格的作用,從而提高AlN陶瓷的熱導性能。然而,燒結助劑不能盲目的添加,添加的量也要適宜,否則可能會產生不利的作用,燒結助劑會引入第二相,第二相的分布控制對熱導率影響較大。經研究,在選擇氮化鋁陶瓷低溫燒結助劑時應參照以下幾點:添加劑熔點較低,能夠在較低的燒結溫度下形成液相,通過液相促進燒結;添加劑能夠與Al2O3反應,去除氧雜質,凈化AlN晶格,進而提高熱導率;添加劑不與AlN反應,避免缺陷的產生;添加劑不會誘發AlN發生分解和氧化產生Al2O3和AlON,避免氮化鋁陶瓷熱導率急劇降低。天津導熱氮化鋁
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