高導(dǎo)熱氮化鋁基片的燒結(jié)工藝重點包括燒結(jié)方式、燒結(jié)助劑的添加、燒結(jié)氣氛的控制等。放電等離子燒結(jié)是20世紀(jì)90年代發(fā)展并成熟的一種燒結(jié)技術(shù),它利用脈沖大電流直接施加于模具和樣品上,產(chǎn)生體加熱使被燒結(jié)樣品快速升溫;同時,脈沖電流引起顆粒間的放電效應(yīng),可凈化顆粒表面,實現(xiàn)快速燒結(jié),有效地抑制顆粒長大。使用SPS技術(shù)能夠在較低溫度下進行燒結(jié),且升溫速度快,燒結(jié)時間短。微波燒結(jié)是利用特殊頻段的電磁波與介質(zhì)的相互耦合產(chǎn)生介電損耗,使坯體整體加熱的燒結(jié)方法。微波同時提高了粉末顆?;钚?,加速物質(zhì)的傳遞。微波燒結(jié)也是一種快速燒結(jié)法,同樣可保證樣品安全衛(wèi)生無污染。雖然機理與放電等離子體燒結(jié)有所不同,但是兩者都能實現(xiàn)整體加熱,才能極大地縮短燒結(jié)周期,所得陶瓷晶體細(xì)小均勻。氮化鋁是一種很有前途的高功率集成電路基片和包裝材料。大連超細(xì)氮化鋁粉體銷售公司
AlN自擴散系數(shù)小難以燒結(jié),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(jié)實現(xiàn)燒結(jié)致密化。燒結(jié)助劑能在燒結(jié)初期和中期明顯促進AlN陶瓷燒結(jié),并且在燒結(jié)的后期從陶瓷材料中部分揮發(fā),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(jié)構(gòu)與性能產(chǎn)生明顯程度的影響。選擇AlN陶瓷燒結(jié)助劑應(yīng)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(fā)生共熔,產(chǎn)生液相,這樣才能降低燒結(jié)溫度;產(chǎn)生的液相對AlN顆粒有良好的浸潤性,才能有效起到燒結(jié)助劑作用;燒結(jié)助劑與氧化鋁有較強的結(jié)合能力,以除去雜質(zhì)氧,凈化AlN晶界;液相的流動性好,在燒結(jié)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(jié)助劑很好不與AlN發(fā)生反應(yīng),否則既容易產(chǎn)生晶格缺陷,又難于形成多面體形態(tài)的AlN完整晶形。臺州耐溫氮化硼廠家氮化鋁陶瓷片川于大功率半導(dǎo)體集成電路和大功率的厚模電路。
目前AlN基片較常用的燒結(jié)工藝一般有5種,即熱壓燒結(jié)、無壓燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)(SPS)、微波燒結(jié)和自蔓延燒結(jié)。熱壓燒結(jié)是在加熱粉體的同時進行加壓,利用通電產(chǎn)生的焦耳熱和加壓造成的塑性變形來促進燒結(jié)過程的進行。相對于無壓燒結(jié)來說,熱壓燒結(jié)的燒結(jié)溫度要低得多,而且燒結(jié)體致密,氣孔率低,但其加熱、冷卻所需時間較長,且只能制備形狀不太復(fù)雜的樣品。熱壓燒結(jié)是目前制備高熱導(dǎo)率致密化AlN陶瓷的主要工藝。由于AlN具有很強的共價性,故其在常壓燒結(jié)時需要的燒結(jié)溫度很高。在常壓燒結(jié)條件下,添加了Y2O3的AlN粉能產(chǎn)生液相燒結(jié)的溫度為1600℃以上,且燒結(jié)溫度要受AlN粒度、添加劑種類及添加劑的含量等因素的影響。常壓燒結(jié)的燒結(jié)溫度一般為1600~2000℃,保溫時間為2h。
氮化鋁在取向硅鋼二次再結(jié)晶中的作用:二次再結(jié)晶在取向鋼的制造過程中不可缺少,它是在鋼鐵材料的方向性方面發(fā)生的現(xiàn)象??梢赃@樣形容,在幾乎無方向性的基體中,一粒沙子在一瞬間長大成1立方米大的巖石,其結(jié)晶方位大約可達到95%的取向度。在此期問,為了抑制基體的長大,普通的高斯法中,采用MnS、RG和RGH鋼中則利用的是MnSe、Sb,而這里將談?wù)凙IN。關(guān)于二次再結(jié)晶的機理已有很多文獻介紹,這里就A1N的特殊性進行描述。HiB鋼熱軋材中的A1N必須是固溶態(tài)或極細(xì)小的AIN。具有(100)[001]方位的立方體織構(gòu)鋼,可以通過對含A1熱軋板進行交叉冷軋得到,這時該鋼種具有以下三個重要的特征。AlN很好是1微米左右粗大尺寸,為此,熱軋時板坯加熱溫度低好,熱軋板的高溫退火對AIN的粗大化有利。采用交叉熱軋,雖然可以進一步提高產(chǎn)生(100)面的機率,但隨著C量的增加,(100)[001]方位即45度立方體的混合比例將增加。氮化鋁粉體的制備工藝還有自蔓延合成法、原位自反應(yīng)合成法、等離子化學(xué)合成法及化學(xué)氣相沉淀法等。
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。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(fā)展的關(guān)鍵因素。舟山微米氮化鋁廠家
氮化鋁是綜合機械性能很好的陶瓷材料,同時其熱膨脹系數(shù)很小。大連超細(xì)氮化鋁粉體銷售公司
高電阻率、高熱導(dǎo)率和低介電常數(shù)是電子封裝用基片材料的很基本要求。封裝用基片還應(yīng)與硅片具有良好的熱匹配、易成型、高表面平整度、易金屬化、易加工、低成本等特點和一定的力學(xué)性能。陶瓷由于具有絕緣性能好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、熱導(dǎo)率高、高頻特性好等優(yōu)點,成為很常用的基片材料。常用的陶瓷基片材料有氧化鈹、氧化鋁、氮化鋁等,其中氧化鋁陶瓷基板的熱導(dǎo)率低,熱膨脹系數(shù)和硅不太匹配;氧化鈹雖然有優(yōu)良的性能,但其粉末有劇毒;而氮化鋁陶瓷具有高熱導(dǎo)率、好的抗熱沖擊性、高溫下依然擁有良好的力學(xué)性能,被認(rèn)為是很理想的基板材料。氮化鋁陶瓷擁有高硬度和高溫強度性能,可用作切割工具、砂輪和拉絲模以及制造工具材料、金屬陶瓷材料的原料。還具有優(yōu)良的耐磨損性能,可用作耐磨損零件,但由于造價高,只能用于磨損嚴(yán)重的部位。將某些易氧化的金屬或非金屬表面包覆AlN涂層,可以提高其抗氧化、耐磨的性能;也可以用作防腐蝕涂層,如腐蝕性物質(zhì)的處理器和容器的襯里等。大連超細(xì)氮化鋁粉體銷售公司