氮化鋁粉體的合成方法:直接氮化法:在高溫氮?dú)夥諊?,鋁粉直接與氮?dú)饣仙a(chǎn)氮化鋁粉末,反應(yīng)溫度一般在800℃~1200℃。反應(yīng)式為:2Al+N2→2AlN。該方法的缺點(diǎn)很明顯,在反應(yīng)初期,鋁粉顆粒表面會(huì)逐漸生成氮化物膜,使氮?dú)怆y以進(jìn)一步滲透,阻礙氮?dú)夥磻?yīng),致使產(chǎn)率較低;又由于鋁和氮?dú)庵g的反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng),速度很快,造成AlN粉體自燒結(jié),形成團(tuán)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(dòng)氮?dú)庵邪l(fā)生還原氮化反應(yīng)生成AlN粉末。其反應(yīng)式為:Al2O3+3C+N2→2AlN+3CO。該方法的主要難點(diǎn)在于,對(duì)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(shí)間較長(zhǎng),而且還需對(duì)過(guò)量的碳進(jìn)行除碳處理,工藝復(fù)雜,制備成本較高。氮化鋁陶瓷基板是理想的大規(guī)模集成電路散熱基板和封裝材料。杭州納米氮化硼生產(chǎn)商
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(diǎn)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(diǎn),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(qiáng)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(jià)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。金華超細(xì)氮化鋁廠家制備氮化鋁粉末一般都需要較高的溫度,從而導(dǎo)致生產(chǎn)制備過(guò)程中的能耗較高,同時(shí)存在安全風(fēng)險(xiǎn)。
氮化鋁的應(yīng)用:應(yīng)用于襯底材料,AlN晶體是GaN、AlGaN以及AlN外延材料的理想襯底。與藍(lán)寶石或SiC襯底相比,AlN與GaN熱匹配和化學(xué)兼容性更高、襯底與外延層之間的應(yīng)力更小。因此,AlN晶體作為GaN外延襯底時(shí)可大幅度降低器件中的缺陷密度,提高器件的性能,在制備高溫、高頻、高功率電子器件方面有很好的應(yīng)用前景。另外,用AlN晶體做高鋁(Al)組份的AlGaN外延材料襯底還可以有效降低氮化物外延層中的缺陷密度,極大地提高氮化物半導(dǎo)體器件的性能和使用壽命。基于AlGaN的高質(zhì)量日盲探測(cè)器已經(jīng)獲得成功應(yīng)用。
目前,AlN陶瓷燒結(jié)氣氛有3種:中性氣氛、還原型氣氛和弱還原型氣氛。中性氣氛采用常用的N2、還原性氣氛采用CO,弱還原性氣氛則使用H2。在還原氣氛中,AlN陶瓷的燒結(jié)時(shí)間及保溫時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),且其燒結(jié)溫度不能過(guò)高,以免AlN被還原。而在中性氣氛中不會(huì)出現(xiàn)上述情況,因此一般選擇在氮?dú)庵袩Y(jié),以此獲得性能更高的AlN陶瓷。在氮化鋁陶瓷基板燒結(jié)過(guò)程中,除了工藝和氣氛影響著產(chǎn)品的性能外,燒結(jié)助劑的選擇也尤為重要。AlN燒結(jié)助劑一般是堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物,燒結(jié)助劑主要有兩方面的作用:一方面形成低熔點(diǎn)物相,實(shí)現(xiàn)液相燒結(jié),降低燒結(jié)溫度,促進(jìn)坯體致密化;另一方面,高熱導(dǎo)率是AlN基板的重要性能,而實(shí)現(xiàn)AlN基板中由于存在氧雜質(zhì)等各種缺陷,熱導(dǎo)率低于及理論值,加入燒結(jié)助劑可以與氧反應(yīng),使晶格完整化,進(jìn)而提高熱導(dǎo)率。選擇多元復(fù)合燒結(jié)助劑,往往能獲得比單一燒結(jié)助劑更好的燒結(jié)效果找到合適的低溫?zé)Y(jié)助劑,實(shí)現(xiàn)AlN低溫?zé)Y(jié),就可以減少能耗、降低成本,便于進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)。 良好的粘結(jié)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(pán)、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(cè)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(wú)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。氮化鋁很高可穩(wěn)定到2200℃,室溫強(qiáng)度高,且強(qiáng)度隨溫度的升高下降較慢。杭州納米氮化硼生產(chǎn)商
氮化鋁還具有良好的耐磨損和耐腐蝕性能,可用作防護(hù)膜。杭州納米氮化硼生產(chǎn)商
納米氮化鋁粉體主要用途:導(dǎo)熱塑料中的應(yīng)用:納米氮化鋁粉體可以大幅度提高塑料的導(dǎo)熱率。通過(guò)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品以5-10%的比例添加到塑料中,可以使塑料的導(dǎo)熱率從原來(lái)的0.3提高到5。導(dǎo)熱率提高了1l6倍多。相比較目前市場(chǎng)上的導(dǎo)熱填料(氧化鋁或哦氧化鎂等)具有添加量低,對(duì)制品的機(jī)械性能有提高作用,導(dǎo)熱效果提高更明顯等特點(diǎn)。目前相關(guān)應(yīng)用廠家已經(jīng)大規(guī)模采購(gòu)納米氮化鋁粉體,新型的納米導(dǎo)熱塑料將投放市場(chǎng)。高導(dǎo)熱硅橡膠的應(yīng)用:與硅匹配性能好,在橡膠中容易分散,在不影響橡膠的機(jī)械性能的前提下(實(shí)驗(yàn)證明對(duì)橡膠的機(jī)械性能還有提高作用)可大幅度提升硅橡膠的導(dǎo)熱率,在添加過(guò)程中不象氧化物等使黏度上升很快,添加量很小(根據(jù)導(dǎo)熱要求一般在5%左右就可以使導(dǎo)熱率提高50%-70%),現(xiàn)較廣應(yīng)用與,航空以及信息工程中。杭州納米氮化硼生產(chǎn)商