氮化鋁陶瓷是一種綜合性能優(yōu)良的新型陶瓷材料,具有優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性,可靠的電絕緣性,低的介電常數(shù)和介電損耗,無毒以及與硅相匹配的熱膨脹系數(shù)等一系列優(yōu)良特性,被認為是新一代高集成度半導(dǎo)體基片和電子器件的理想封裝材料。另外,氮化鋁陶瓷可用作熔煉有色金屬和半導(dǎo)體材料砷化鎵的坩堝、蒸發(fā)舟、熱電偶的保護管、高溫絕緣件,同時可作為耐高溫耐腐蝕結(jié)構(gòu)陶瓷、透明氮化鋁陶瓷制品,因而成為一種具有較廣應(yīng)用前景的無機材料。陶瓷的透明度,一般指能讓一定的電磁頻率范圍內(nèi)的電磁波通過,如紅外頻譜區(qū)域中的電磁波若能穿透陶瓷片,則該陶瓷片為紅外透明陶瓷。純凈的AlN陶瓷為無色透明晶體,具有優(yōu)異的光學(xué)性能,可以用作制造電子光學(xué)器件裝備的高溫紅外窗口和整流罩的耐熱涂層。因此,氮化鋁陶瓷在方面具有很好的應(yīng)用。陶瓷注射成型技術(shù)是一種制造復(fù)雜形狀陶瓷零部件的新興技術(shù)。紹興球形氮化鋁粉體廠家直銷
AlN陶瓷基片的成型:流延成型制備氮化鋁陶瓷基片的主要工藝,將氮化鋁粉料、燒結(jié)助劑、粘結(jié)劑、溶劑混合均勻制成漿料,通過流延制成坯片,采用組合模沖成標準片,然后用程控沖床沖成通孔,用絲網(wǎng)印刷印制金屬圖形,將每一個具有功能圖形的生坯片疊加,層壓成多層陶瓷生坯片,在氮氣中約700℃排除粘結(jié)劑,然后在1800℃氮氣中進行共燒,電鍍后即形成多層氮化鋁陶瓷。流延成型分為有機流延成型和水基流延成型兩種。流延成型法在AlN陶瓷基片方面的應(yīng)用具有極強的優(yōu)勢,如設(shè)備要求低,可連續(xù)生產(chǎn)、生產(chǎn)效率高、自動化程度高,其生產(chǎn)成本低廉,非常適合現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)。注射成型:首先將AlN粉體與有機粘結(jié)劑按一定比例混合,經(jīng)過造粒得到性能穩(wěn)定的喂料,然后在注射成型機上成型素坯,再經(jīng)過脫脂、燒結(jié)很終獲得AlN陶瓷基片。上海單晶氮化鋁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。
氮化鋁具有高熱導(dǎo)率、良好的電絕緣性、低介電常數(shù)、無毒等性能,應(yīng)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(dǎo)熱率和電阻率。為滿足這一要求,國內(nèi)外研究學(xué)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(dǎo)體基片和電子器件的理想封裝材料。燒結(jié)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(jié)構(gòu)如晶粒尺寸與分布、氣孔率和晶界體積分數(shù)等。因此燒結(jié)技術(shù)成為制備高質(zhì)量氮化鋁陶瓷的關(guān)鍵技術(shù)。氮化鋁陶瓷常用的燒結(jié)技術(shù)有無壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)、微波燒結(jié)等。
氮化鋁于1877年合成。至1980年代,因氮化鋁是一種陶瓷絕緣體(聚晶體物料為 70-210 W?m?1?K?1,而單晶體更可高達 275 W?m?1?K?1 ),使氮化鋁有較高的傳熱能力,至使氮化鋁被大量應(yīng)用于微電子學(xué)。與氧化鈹不同的是氮化鋁無毒。氮化鋁用金屬處理,能取代礬土及氧化鈹用于大量電子儀器。氮化鋁可通過氧化鋁和碳的還原作用或直接氮化金屬鋁來制備。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。此結(jié)構(gòu)的空間組為P63mc。要以熱壓及焊接式才可制造出工業(yè)級的物料。物質(zhì)在惰性的高溫環(huán)境中非常穩(wěn)定。在空氣中,溫度高于700℃時,物質(zhì)表面會發(fā)生氧化作用。在室溫下,物質(zhì)表面仍能探測到5-10納米厚的氧化物薄膜。直至1370℃,氧化物薄膜仍可保護物質(zhì)。但當溫度高于1370℃時,便會發(fā)生大量氧化作用。直至980℃,氮化鋁在氫氣及二氧化碳中仍相當穩(wěn)定。礦物酸通過侵襲粒狀物質(zhì)的界限使它慢慢溶解,而強堿則通過侵襲粒狀氮化鋁使它溶解。物質(zhì)在水中會慢慢水解。氮化鋁可以抵抗大部分融解的鹽的侵襲,包括氯化物及冰晶石〔即六氟鋁酸鈉〕。氮化鋁的熱導(dǎo)率主要由晶體缺陷和聲子自身對聲子散射控制。
由于氮化鋁具有與鋁、鈣等金屬不潤濕等特性,所以可以用其作坩堝、保護管、澆注模具等。將氮化鋁陶瓷作為金屬熔池可以用在浸入式熱電偶保護管中,由于它不粘附熔融金屬,在800~1000度的熔池中可以連續(xù)使用大約3000個小時以上并且不會被侵蝕破壞。此外,由于氮化鋁材料對熔鹽砷化鎵等材料性能穩(wěn)定,那么將氮化鋁坩堝替代玻璃進行砷化鎵半導(dǎo)體的合成,能夠完全消除硅的污染而得到高純度的砷化鎵。氮化鋁陶瓷擁有高硬度和高溫強度性能,可制作切割工具、砂輪、拉絲模以及制造工具材料、金屬陶瓷材料的原料。氮化鋁膜很早用化學(xué)氣相沉積(CVI)制備,其沉積溫度高達1000攝氏度以上。蘇州高導(dǎo)熱氮化硼生產(chǎn)商
氮化鋁可以抵抗大部分融解的鹽的侵襲,包括氯化物及冰晶石〔即六氟鋁酸鈉〕。紹興球形氮化鋁粉體廠家直銷
提高氮化鋁陶瓷熱導(dǎo)率的途徑:選擇合適的燒結(jié)工藝,熱壓燒結(jié):熱壓燒結(jié)是指在機械壓力和溫度同時作用下,對粉料進行燒結(jié)獲得致密塊體的過程。熱壓燒結(jié)可以使加熱燒結(jié)和加壓成型同時進行。在高溫下坯體持續(xù)受到壓力作用,粉末原料處于熱塑性狀態(tài),有利于物質(zhì)的擴散和流動,并且外加壓力抵消了形變阻力,促進了粉末顆粒之間的接觸。熱壓燒結(jié)可以降低氮化鋁陶瓷的燒結(jié)溫度,而且不用燒結(jié)助劑也能使氮化鋁燒結(jié)致密,且除氧能力強,但是缺點是設(shè)備昂貴,而且只能制備形狀簡單的樣品。紹興球形氮化鋁粉體廠家直銷