陶瓷線路板的耐熱循環(huán)性能是其可靠性關(guān)鍵參數(shù)之一。本文對陶瓷基板在反復(fù)周期性加熱過程中發(fā)生的變形情況進行了研究。通過實驗發(fā)現(xiàn),陶瓷覆銅板在周期性加熱過程中,存在類似金屬材料在周期載荷作用下出現(xiàn)的棘輪效應(yīng)和包辛格效應(yīng)。結(jié)合ANSYS有限元計算結(jié)果,可以推斷,陶瓷線路板的失效開裂與金屬層的塑性變形或位錯運動直接相關(guān)。另外,活性金屬釬焊陶瓷基板的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性優(yōu)于直接覆銅陶瓷基板。隨著功率器件工作電壓、電流的增加和芯片尺寸不斷減小,芯片功率密度急劇增加,對芯片的散熱封裝的可靠性提出了更高挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)柔性基板或金屬基板已滿足不了第三代半導體模塊高功率、高散熱的要求,陶瓷基板具有良好的導熱性、耐熱性、絕緣性、低熱膨脹系數(shù),是功率電子器件中關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。陶瓷基板由金屬線路層和陶瓷層組成,由于陶瓷和金屬之間存在較大的熱膨脹差異,使用過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力會造成基板開裂失效,因此,對陶瓷基板耐熱循環(huán)可靠性研究具有重要意義。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。耐溫氮化鋁粉體生產(chǎn)商
氮化鋁(AlN)具有高導熱、絕緣、低膨脹、無磁等優(yōu)異性能,是半導體、電真空等領(lǐng)域裝備的關(guān)鍵材料,特別是在航空航天、軌道交通、新能源汽車、高功率LED、5G通訊、電力傳輸、工業(yè)控制等領(lǐng)域功率器件中具有不可取代的作用。目前用于制備復(fù)雜形狀A(yù)lN陶瓷零部件的精密制備技術(shù)主要有模壓成型、注射成型、凝膠注模成型,它們均為有模制造技術(shù)。此外,陶瓷3D打印成型也可實現(xiàn)AlN陶瓷零部件的精密制造,但該方法用于氮化鋁陶瓷成型方面的研究較少,實際應(yīng)用還有待于進一步的研究,故不在的討論范圍之內(nèi)。舟山高導熱氮化鋁品牌直至980℃,氮化鋁在氫氣及二氧化碳中仍相當穩(wěn)定。
氮化鋁陶瓷的注凝成型:該工藝的基本原理是在黏度低、固相含量高的料漿中加入有機單體,在催化劑和引發(fā)劑的作用下,使料漿中的有機單體交聯(lián)聚合形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),使料漿原位固化成型,然后再進行脫模、干燥、去除有機物、燒結(jié),即可得到所需的陶瓷零件。注凝成型的工藝特點:坯體強度高、坯體整體均勻性好、可做近凈尺寸成型、適于制備復(fù)雜形狀陶瓷部件和工業(yè)化推廣、無排膠困難、成本低等。目前流延成型和注射成型在制備氮化鋁陶瓷方面具有一定優(yōu)勢,隨著科學技術(shù)的發(fā)展以及人們對環(huán)境污染的重視,凝膠流延成型和注凝成型必然會取代上述兩種方法,成為氮化鋁陶瓷的主要生產(chǎn)方法,從而促進氮化鋁陶瓷的推廣與應(yīng)用。
由于AlN基板不具有電導性,因此在用作大功率LED散熱基板之前必須對其表面進行金屬化和圖形化。但AlN與金屬是兩類物理化學性質(zhì)完全不同的材料,兩者差異表現(xiàn)很為突出的就是形成化合物的成鍵方式不同。AlN是強共價鍵化合物,而金屬一般都表現(xiàn)為金屬鍵化合物,因此與其它化學鍵的化合物相比,在高溫下AlN與金屬的浸潤性較差,實現(xiàn)金屬化難度較高。因此,如何實現(xiàn)AlN基板表面金屬化和圖形化成為大功率LED散熱基板發(fā)展的一個至關(guān)重要問題。目前使用很較廣的AlN基板金屬化的方法主要有:機械連接法、厚膜法、活性金屬釬焊法、共燒法、薄膜法、直接覆銅法。氮化鋁是一種以共價鍵相連的物質(zhì),它有六角晶體結(jié)構(gòu),與硫化鋅、纖維鋅礦同形。
氮化鋁陶瓷的制備技術(shù):注射成型被國際上譽為“當今很熱門的零部件成形技術(shù)”。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(jié)合而發(fā)展起來的一種制備復(fù)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(jié)體性能優(yōu)越且一致性較好;可近凈尺寸成型各種復(fù)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(jié)來彌補,所以在某種程度上脫脂決定了很終產(chǎn)品質(zhì)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。氧化鋁陶瓷基板的熱導率低,熱膨脹系數(shù)和硅不太匹配。耐溫氮化鋁粉體生產(chǎn)商
電子封裝基片材料:常用的陶瓷基片材料有氧化鈹、氧化鋁、氮化鋁等。耐溫氮化鋁粉體生產(chǎn)商
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(yīng)用于燃氣輪機的熱交換器上。耐溫氮化鋁粉體生產(chǎn)商