薄膜法是通過真空鍍膜技術(shù)在AlN基板表面實(shí)現(xiàn)金屬化。通常采用的真空鍍膜技術(shù)有離子鍍、真空蒸鍍、濺射鍍膜等。但金屬和陶瓷是兩種物理化學(xué)性質(zhì)完全不同的材料,直接在陶瓷基板表面進(jìn)行金屬化得到的金屬化層的附著力不高,并且陶瓷基板與金屬的熱膨脹系數(shù)不匹配,在工作時(shí)會(huì)受到較大的熱應(yīng)力。為了提高金屬化層的附著力和減小陶瓷與金屬的熱應(yīng)力,陶瓷基板一般采用多層金屬結(jié)構(gòu)。直接覆銅法(DBC)是一種基于陶瓷基板發(fā)展起來的陶瓷表面金屬化方法,基本原理是:在弱氧化環(huán)境中,與陶瓷表面連接的金屬銅表面會(huì)被氧化形成一層Cu[O]共晶液相,該液相對互相接觸的金屬銅和陶瓷基板表面都具有良好潤濕效果,并在界面處形成CuAlO2等化合物使金屬銅能夠牢固的敖接在陶瓷表面,實(shí)現(xiàn)陶瓷表面的金屬化。而AlN基板具有較強(qiáng)的共價(jià)鍵,金屬銅直接覆著在其表面的附著力不高,因此必須進(jìn)行預(yù)處理來改善其與Cu的附著力。一般先對其表面進(jìn)行氧化,生成一層薄Al2O3,通過該氧化層來實(shí)現(xiàn)與金屬銅的連接。氮化鋁的商品化程度并不高,這也是影響氮化鋁陶瓷進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵因素。深圳絕緣氧化鋁生產(chǎn)商
氮化鋁(AlN)綜合性能相當(dāng)優(yōu)良,是當(dāng)前具有高熱傳導(dǎo)性和出色的電絕緣特性這一有趣組合的先進(jìn)陶瓷材料,這樣得天獨(dú)厚的優(yōu)點(diǎn)使得業(yè)界對它的應(yīng)用潛力十分看好。盡管氮化鋁是當(dāng)前材料科學(xué)界很炙手可熱的材料之一,但其發(fā)展其實(shí)并不順?biāo)?。盡管在1877年就已合成,但隨后的100多年間其實(shí)都沒什么實(shí)際應(yīng)用,直到20世紀(jì)50年代,人們才成功制得氮化鋁陶瓷,并作為耐火材料應(yīng)用于純鐵、鋁以及鋁合金的熔煉。要發(fā)展氮化鋁陶瓷,選對方向很關(guān)鍵。目前氮化鋁陶瓷的制備工藝日趨成熟,應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大,尤其是進(jìn)入21世紀(jì)后,人們對微電子技術(shù)的重視又為氮化鋁材料的發(fā)展增添了不少籌碼。臺(tái)州球形氮化鋁供應(yīng)商氮化鋁是綜合機(jī)械性能很好的陶瓷材料,同時(shí)其熱膨脹系數(shù)很小。
氮化鋁陶瓷的應(yīng)用:氮化鋁粉末純度高,粒徑小,活性大,是制造高導(dǎo)熱氮化鋁陶瓷基片的主要原料。氮化鋁陶瓷基片,熱導(dǎo)率高,膨脹系數(shù)低,強(qiáng)度高,耐高溫,耐化學(xué)腐蝕,電阻率高,介電損耗小,是理想的大規(guī)模集成電路散熱基板和封裝材料。氮化鋁硬度高,超過傳統(tǒng)氧化鋁,是新型的耐磨陶瓷材料,但由于造價(jià)高,只能用于磨損嚴(yán)重的部位.利用AIN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(jī)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。AIN新生表面暴露在濕空氣中會(huì)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。AIN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。
燒結(jié)是指陶瓷粉體經(jīng)壓力壓制后形成的素坯在高溫下的致密化過程,在燒結(jié)溫度下陶瓷粉末顆粒相互鍵聯(lián),晶粒長大,晶界和坯體內(nèi)空隙逐漸減少,坯體體積收縮,致密度增大,直至形成具有一定強(qiáng)度的多晶燒結(jié)體。氮化鋁作為共價(jià)鍵化合物,難以進(jìn)行固相燒結(jié)。通常采用液相燒結(jié)機(jī)制,即向氮化鋁原料粉末中加入能夠生成液相的燒結(jié)助劑,并通過溶解產(chǎn)生液相,促進(jìn)燒結(jié)。AlN燒結(jié)動(dòng)力:粉末的比表面能、晶格缺陷、固液相之間的毛細(xì)力等。要制備高熱導(dǎo)率的AlN陶瓷,在燒結(jié)工藝中必須解決兩個(gè)問題:是要提高材料的致密度,第二是在高溫?zé)Y(jié)時(shí),要盡量避免氧原子溶入的晶格中。若能以較低的成本制備出氮化鋁粉末,將會(huì)提高其商品化程度。
流延法制備氮化鋁陶瓷基板的性質(zhì)與氮化鋁粉料的質(zhì)量、流延參數(shù)、排膠制度和燒結(jié)制度等工藝關(guān)系密切。據(jù)中國粉體網(wǎng)編輯的學(xué)習(xí)了解,粗的氮化鋁粉料易于成型,但不宜形成高質(zhì)量的基片,細(xì)氮化鋁粉料只有在嚴(yán)格控制流延參數(shù)的情況下方能成型,但成型的流延帶質(zhì)量較好。排膠溫度和速度也需嚴(yán)格控制,溫度高和速度快將引起流延帶的嚴(yán)重開裂。燒成制度非常關(guān)鍵,它將決定基片的很終性能。在生產(chǎn)過程中,通常對流延后的產(chǎn)品質(zhì)量要求十分嚴(yán)格,因此必須要注意以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):刮刀的表面粗糙度、漿料槽液面高度、漿料的均勻性、流延厚度、制定并執(zhí)行很佳的干燥工藝等。氮化鋁的電阻率較高,熱膨脹系數(shù)低,硬度高,化學(xué)穩(wěn)定性好但與一般絕緣體不同。金華多孔氧化鋁商家
在室溫下,氮化鋁的表面仍能探測到5-10納米厚的氧化物薄膜。深圳絕緣氧化鋁生產(chǎn)商
氮化鋁陶瓷的運(yùn)用:氮化鋁陶瓷基板:氮化鋁陶瓷基板熱導(dǎo)率高,膨脹系數(shù)低,強(qiáng)度高,耐高溫,耐化學(xué)腐蝕,電阻率高,介電損耗小,是理想的大規(guī)模集成電路散熱基板和封裝材料。氮化鋁陶瓷零件:氮化鋁 (AlN) 具有高導(dǎo)熱性、高耐磨性和耐腐蝕性,是半導(dǎo)體和醫(yī)療行業(yè)很理想的材料。典型應(yīng)用包括:加熱器、靜電卡盤、基座、夾環(huán)、蓋板和 MRI 設(shè)備。氮化鋁陶瓷使用須知:氮化鋁陶瓷在700°C的空氣中會(huì)發(fā)生表面氧化,即使在室溫下,也檢測到5-10nm的表面氧化層。這將有助于保護(hù)材料本體,但它也將降低材料表面的導(dǎo)熱率。在惰性氣氛中,該氧化層可在高達(dá)1350°C 的溫度下保護(hù)材料本體,當(dāng)在高于此溫度時(shí)本體將會(huì)發(fā)生大量氧化。氮化鋁陶瓷在高達(dá) 980°C 的氫氣和二氧化碳?xì)夥罩惺欠€(wěn)定的。氮化鋁陶瓷會(huì)與無機(jī)酸和強(qiáng)堿、水等液體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并緩慢溶解,所有它不能直接浸泡在這類物質(zhì)中使用。但氮化鋁可以抵抗大多數(shù)熔鹽的侵蝕,包括氯化物和冰晶石。深圳絕緣氧化鋁生產(chǎn)商
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