薄膜法是通過真空鍍膜技術在AlN基板表面實現(xiàn)金屬化。通常采用的真空鍍膜技術有離子鍍、真空蒸鍍、濺射鍍膜等。但金屬和陶瓷是兩種物理化學性質完全不同的材料,直接在陶瓷基板表面進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,在工作時會受到較大的熱應力。為了提高金屬化層的附著力和減小陶瓷與金屬的熱應力,陶瓷基板一般采用多層金屬結構。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,實現(xiàn)陶瓷表面的金屬化。而AlN基板具有較強的共價鍵,金屬銅直接覆著在其表面的附著力不高,因此必須進行預處理來改善其與Cu的附著力。一般先對其表面進行氧化,生成一層薄Al2O3,通過該氧化層來實現(xiàn)與金屬銅的連接。氮化鋁的電阻率較高,熱膨脹系數(shù)低,硬度高,化學穩(wěn)定性好但與一般絕緣體不同。寧波納米氮化鋁粉體廠家直銷
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(chǎn)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(chǎn)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(fā)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。臺州電絕緣氧化鋁供應商高溫自蔓延法和低溫碳熱還原合成工藝是很有發(fā)展前景的氮化鋁粉末合成方法。
氮化鋁陶瓷的制備技術:注射成型被國際上譽為“當今很熱門的零部件成形技術”。陶瓷注射成型是將聚合物注射成型方法與陶瓷制備工藝相結合而發(fā)展起來的一種制備復雜形狀的陶瓷零部件的新興工藝。相對于傳統(tǒng)成型工藝,它的優(yōu)點主要包括:機械化和自動化程度高、生產(chǎn)效率高、成型周期短、坯體強度高;成型的陶瓷產(chǎn)品具有極高的尺寸精度和表面光潔度;成型產(chǎn)品燒結體性能優(yōu)越且一致性較好;可近凈尺寸成型各種復雜形狀,很少甚至無需進行機械加工后處理。需要注意的是,由注射成型得到的制品,其脫脂是一個尤為重要的階段,因為絕大多數(shù)的缺陷都在脫脂階段形成,如裂紋、氣孔、變形、鼓泡等情況,并且在脫脂過程中產(chǎn)生的缺陷無法通過后期的燒結來彌補,所以在某種程度上脫脂決定了很終產(chǎn)品質量。由于注射成型坯體中有機物含量較高,脫脂過快會導致很多缺陷的發(fā)生。因此,脫脂工藝優(yōu)化是注射成型工藝中的一大難題和研究重點。
提高氮化鋁陶瓷熱導率的途徑:選擇合適的燒結工藝,微波燒結:微波燒結是利用微波與介質的相互作用產(chǎn)生介電損耗使坯體整體加熱的燒結方法。同時,微波可以使粉末顆粒活性提高,有利于物質的傳遞。微波燒結已成為一門新型的陶瓷燒結技術,它利用整體性自身加熱,使材料加熱的效率提高,升溫速度加快,保溫時間縮短,這有利于提高致密化速度并可以有效抑制晶粒生長,獲得獨特的性能和結構。放電等離子燒結:放電等離子燒結系統(tǒng)利用脈沖能、放電脈沖壓力和焦耳熱產(chǎn)生的瞬間高溫場來實現(xiàn)燒結過程。SPS升溫速度快、燒結時間短、能在較低溫度下燒結,通過控制燒結組分與工藝能實現(xiàn)溫度梯度場,可用于燒結梯度材料及大型工件等復雜材料。放電等離子燒結內(nèi)每個顆粒均勻的自身發(fā)熱使顆粒表現(xiàn)活化,因而具有很高的熱導率,可在短時間內(nèi)使燒結體致密化。氮化鋁陶瓷作為耐火材料應用于純鐵、鋁以及鋁合金的熔煉。
隨著電子和光電行業(yè)蓬勃發(fā)展,電子產(chǎn)品的功能越發(fā),同時體積也越來越小,使集成電路(IC)和電子系統(tǒng)在半導體工業(yè)上也朝向高集成密度以及高功能化的方向發(fā)展。目前,封裝基板材料主要采用氧化鋁陶瓷或高分子材料,但隨著對電子零件的承載基板的要求越來越嚴格,它們的熱導率并不能滿足行業(yè)的需求,而AlN因具有良好的物理和化學性能逐步成了封裝材料的首要選擇。氮化鋁陶瓷室溫比較強度高,且不易受溫度變化影響,同時熱導率高(比氧化鋁高5-8倍)且熱膨脹系數(shù)低,所以耐熱沖擊好,能耐2200℃的極熱,是一種優(yōu)良的耐熱沖材料及熱交換材料,作為熱交換材料,可望應用于燃氣輪機的熱交換器上。提高氮化鋁粉末的純度,理想的氮化鋁粉料應含適量的氧。東莞納米氮化硼哪家好
氮化鋁抗熔融金屬侵蝕的能力強,是熔鑄純鐵、鋁或鋁合金理想的坩堝材料。寧波納米氮化鋁粉體廠家直銷
氮化鋁的熱傳導機理:熱導率,也即導熱系數(shù),作為衡量物質導熱能力的量度,是導熱材料很重要的性質之一。AIN屬于共價化合物,其分子內(nèi)部沒有可自由移動的電子,因此熱量的傳遞是以晶格振動這種形式來實現(xiàn)的,這種方式叫“聲子傳熱”。晶體內(nèi)部溫度高的部分能量大,溫度低的部分能量小,能量通過聲子之間互相作用,從高能量向低能量發(fā)生傳遞,能量的遷移導致熱量的傳導。可以看到,把晶格內(nèi)部的原子看成小球,這些小球之間彼此由彈簧(共價鍵)連接起來,從而每個原子的振動都要牽動周圍的原子,使振動以彈性波的形式在晶體中傳播。這種晶格振動產(chǎn)生的能量量子,即“聲子”,聲子相互作用使振動傳遞,從而使能量遷移,傳導熱量。寧波納米氮化鋁粉體廠家直銷