氮化鋁陶瓷因具有高熱導率、低膨脹系數(shù)、度、耐腐蝕、電性能優(yōu)、光傳輸性好等優(yōu)異特性,是理想的大規(guī)模集成電路散熱基板和封裝材料。隨著我國電子信息產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,電子設備儀器的小型輕量化,以及混合集成度大幅提高,對散熱基板的導熱性能要求越來越高,氮化鋁陶瓷的熱導率較氧化鋁陶瓷高5倍以上,膨脹系數(shù)低,與硅芯片的匹配性更好,因此在大功率器件等領域,已逐漸取代氧化鋁基板,成為市場主流。但氮化鋁陶瓷基板行業(yè)進入技術壁壘高,全球市場中,具有量產(chǎn)能力的企業(yè)主要集中在日本,日本企業(yè)在國際氮化鋁陶瓷基板市場中處于壟斷地位,此外,中國臺灣地區(qū)也有部分產(chǎn)能。而隨著國內(nèi)市場對氮化鋁陶瓷基板的需求快速上升,在市場的拉動下,進入行業(yè)布局的企業(yè)開始增多,但現(xiàn)階段我國擁有量產(chǎn)能力的企業(yè)數(shù)量依然極少。制備氮化鋁粉末一般都需要較高的溫度,從而導致生產(chǎn)制備過程中的能耗較高,同時存在安全風險。杭州陶瓷氮化鋁多少錢
氮化鋁陶瓷的注射成型:排膠工藝,由于注射成型坯體中有機物含量較高,排膠過快會造成坯體開裂、起泡、分層和變形,因此,如何快速高效排膠成為注射成型的一大難點。排膠工藝包括熱排膠和溶劑排膠。起初主要采用熱排膠,簡單地把有機物燒除,這種方式能耗高、時間長。為了提高排膠效率,一些學者探索了溶劑排膠的工藝。由于粘結劑中石蠟占比重較大,溶劑排膠主要是將坯體中的石蠟溶解,其他粘結劑仍能維持坯體形狀。溶劑排膠結合熱工藝排膠可以縮短排膠時間。注射成型的工藝特點:可近凈尺寸成型各種復雜形狀,很少(或無需)進行機械加工;成型產(chǎn)品生坯密度均勻,且表面光潔度及強度高;成型產(chǎn)品燒結體性能優(yōu)異且一致性好;易于實現(xiàn)機械化和自動化生產(chǎn),生產(chǎn)效率高。天津絕緣氮化硼銷售公司良好的粘結劑可起到形狀維持的作用,且有效減少坯體變形和脫脂缺陷的產(chǎn)生。
氮化鋁具有高熱導率、良好的電絕緣性、低介電常數(shù)、無毒等性能,應用前景十分廣闊,特別是隨著大功率和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展,集成電路和基片間散熱的重要性也越來越明顯。因此,基片必須要具有高的導熱率和電阻率。為滿足這一要求,國內(nèi)外研究學者開發(fā)出了一系列高性能的陶瓷基片材料,其中主要包括:Al2O3、BeO、AlN、BN、Si3N4、SiC,其中氮化鋁是綜合性能很優(yōu)良的新型先進陶瓷材料,被認為是新一代高集成度半導體基片和電子器件的理想封裝材料。燒結過程是氮化鋁陶瓷制備的一個重要階段,直接影響陶瓷的顯微結構如晶粒尺寸與分布、氣孔率和晶界體積分數(shù)等。因此燒結技術成為制備高質量氮化鋁陶瓷的關鍵技術。氮化鋁陶瓷常用的燒結技術有無壓燒結、熱壓燒結、放電等離子燒結、微波燒結等。
采用小粒徑氮化鋁粉:氮化鋁燒結過程的驅動力為表面能,顆粒細小的AlN粉體能夠增強燒結活性,增加燒結推動力從而加速燒結過程。研究證實,當?shù)X原始粉料的起始粒徑細小20倍后,陶瓷的燒結速率將增加147倍。燒結原料應選擇粒徑小且分布均勻的氮化鋁粉,可防止二次再結晶,內(nèi)部的大顆粒易發(fā)生晶粒異常生長而不利于致密化燒結;若顆粒分布不均勻,在燒結過程中容易發(fā)生個別晶體異常長大而影響燒結。此外,氮化鋁陶瓷的燒結機理有時也受原始粉末粒度的影響。微米級的氮化鋁粉體按體積擴散機理進行燒結,而納米級的粉體則按晶界擴散或者表面擴散機理進行燒結。但目前而言,細小均勻的氮化鋁粉體制備很困難,大多通過濕化學法結合碳熱還原法制備,不但燒結工藝復雜,而且耗能多多規(guī)模的推廣應用仍舊有一定的限制。國內(nèi)在小粒徑高性能氮化鋁粉的供應上,仍十分稀缺。陶瓷注射成型粘結劑須具備以下條件:流動特性好,注射成型黏度適中,且黏度隨溫度不能波動太大。
由于氮化鋁陶瓷基片的特殊技術要求,加上設備投資大、制造工藝復雜,氮化鋁陶瓷基片重點制造技術被日本等國家的幾個大公司掌控。氮化鋁陶瓷基片制備、燒結及后期加工等特殊要求較高,尤其是在產(chǎn)品領域對產(chǎn)品性能、穩(wěn)定性等要求更高,再加上設備投資大、制造工藝復雜。目前,我國氮化鋁陶瓷基片生產(chǎn)企業(yè)缺乏重點技術,再加上我國大多數(shù)氮化鋁陶瓷基片生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模較小,研發(fā)投入資金有限,技術人員較少且經(jīng)驗不足,導致我國氮化鋁陶瓷基片整體技術水平較低,產(chǎn)品缺乏競爭力,主要集中在中低端產(chǎn)品。近幾年,中國氮化鋁基板生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量增長趨勢很快,原有企業(yè)也積極擴大生產(chǎn)規(guī)模。氮化鋁產(chǎn)量不斷增長,增長速度有加快趨勢,但是國內(nèi)氮化鋁產(chǎn)量仍然不足,不能滿足國內(nèi)需求,還需要從國外大量進口。氮化鋁不但機械性能好,抗折強度高于Al2O3和BeO陶瓷,硬度高,還耐高溫耐腐蝕。湖州球形氧化鋁商家
氮化鋁的應用:應用于襯底材料,AlN晶體是GaN、AlGaN以及AlN外延材料的理想襯底。杭州陶瓷氮化鋁多少錢
提高氮化鋁陶瓷熱導率的途徑:加入適當?shù)臒Y助劑,引入添加劑主要有兩方面的作用:促進氮化鋁陶瓷致密化。氮化鋁是共價化合物,具有熔點高、自擴散系數(shù)小的特點,一般難以燒結致密,使用添加劑可以在較低溫度產(chǎn)生液相,潤濕晶粒,從而達到致密化。凈化晶格。氮化鋁低氧有很強的親和力,晶格中經(jīng)常固溶了氧,產(chǎn)生鋁空位,降低了聲子的平均自由程,熱導率也因此降低。合適的添加劑可以有效與晶格中氧反應生成第二相,凈化晶格,提高熱導率。大量的研究表明,稀土金屬氧化物和氟化物、堿土金屬氧化物和氟化物等均可以作為助燒劑提高氮化鋁的熱導率。但添加劑的量應適當,過多會增加雜質含量,從而影響熱導率;過少又起不到燒結助劑的作用。復合助劑比單一的添加劑能更有效的提高熱導率,同時還能降低燒結溫度。杭州陶瓷氮化鋁多少錢
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