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(biāo)準(zhǔn)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(gè)具有功能圖形的生坯片疊加,層壓成多層陶瓷生坯片,在氮?dú)庵屑s700℃排除粘結(jié)劑,然后在1800℃氮?dú)庵羞M(jìn)行共燒,電鍍后即形成多層氮化鋁陶瓷。流延成型分為有機(jī)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(qiáng)的優(yōu)勢(shì),如設(shè)備要求低,可連續(xù)生產(chǎn)、生產(chǎn)效率高、自動(dòng)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(jī)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(jī)上成型素坯,再經(jīng)過脫脂、燒結(jié)很終獲得AlN陶瓷基片。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〕。溫州導(dǎo)熱氮化鋁銷售公司
高性能氮化鋁陶瓷取決于氮化鋁粉體的質(zhì)量,到目前為止,制備氮化鋁粉體有氧化鋁粉碳熱還原法、鋁粉直接氮化法、化學(xué)氣相沉積法、自蔓延高溫合成法等多種方法,各種方法都有其自身的優(yōu)缺點(diǎn)。綜合來看,氧化鋁粉碳熱還原法和鋁粉直接氮化法比較成熟,是目前制備高性能氮化鋁粉的主流技術(shù),已經(jīng)用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。氮化鋁粉體制備的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是進(jìn)一步提升氮化鋁粉體的性能,使之能夠制造出更高熱導(dǎo)率的氮化鋁陶瓷產(chǎn)品;二是進(jìn)一步提升氮化鋁粉體批次生產(chǎn)穩(wěn)定性,增大批生產(chǎn)量,降低生產(chǎn)成本。我國(guó)目前的高性能氮化鋁粉基本依賴進(jìn)口,不但價(jià)格高昂,而且隨時(shí)存在原材料斷供的風(fēng)險(xiǎn)。因此,實(shí)現(xiàn)高性能氮化鋁粉制造技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化,已成為當(dāng)務(wù)之急。上海導(dǎo)熱氮化鋁成型工藝是陶瓷制備的關(guān)鍵技術(shù),是提高產(chǎn)品性能和降低生產(chǎn)成本的重要環(huán)節(jié)之一。
目前發(fā)現(xiàn)的適合作為燒結(jié)助劑的材料有Y2O3、CaO、Li2O、BaO、MgO、SrO2、La2O3、HfO2和CeO2等不與AlN發(fā)生反應(yīng)的氧化物,以及一些稀土金屬與堿土金屬的氟化物和少量具有還原性的化合物(CaC2、YC2、TiO2、ZrO2、TiN等)。單獨(dú)采用某種單一的燒結(jié)助劑,在常壓下燒結(jié)通常需要高于1800℃的溫度,利用復(fù)合助劑,設(shè)計(jì)合理的助劑及配比,可以進(jìn)一步有效降低燒結(jié)溫度,也是目前普遍采用的一種氮化鋁低溫?zé)Y(jié)方法。氮化鋁陶瓷基板電子封裝領(lǐng)域的應(yīng)用范圍越來越廣,目前也有一些國(guó)內(nèi)企業(yè)在這個(gè)領(lǐng)域有所建樹,然而相對(duì)于早已接近紅海的海外市場(chǎng),我國(guó)的氮化鋁陶瓷基板的發(fā)展仍處于起步階段,在高性能粉體及高導(dǎo)熱基板的制備生產(chǎn)上仍有一定的差距。深入了解材料的作用機(jī)理,從根源上“對(duì)癥下藥”,才能讓我國(guó)的陶瓷基板產(chǎn)業(yè)更上一個(gè)臺(tái)階。
氮化鋁陶瓷基片制造并非易事:氮化鋁的很大特點(diǎn)是熱膨脹系數(shù)(CTE)與半導(dǎo)體硅(Si)相當(dāng),且熱導(dǎo)率高,理論上氮化鋁熱導(dǎo)率可達(dá)到320W/(m·K),但成本很高。由于制備氮化鋁陶瓷的重點(diǎn)原料氮化鋁粉體制備工藝復(fù)雜、能耗高、周期長(zhǎng)、價(jià)格昂貴,國(guó)內(nèi)的氮化鋁粉體很大程度上依賴進(jìn)口。原料的批次穩(wěn)定性、成本也成為國(guó)內(nèi)氮化鋁陶瓷基片材料制造的瓶頸。氮化鋁基板生產(chǎn)呈地區(qū)集中狀態(tài),美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家和地區(qū)是全球很主要的電子元件生產(chǎn)和研發(fā)中心,在氮化鋁陶瓷基片的研究已遠(yuǎn)早于國(guó)內(nèi)。日本已有較多企業(yè)研發(fā)和生產(chǎn)氮化鋁陶瓷基片,目前是全球很大的氮化鋁陶瓷基片生產(chǎn)國(guó)。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。
氮化鋁基板具有極高的熱導(dǎo)率,無毒、耐腐蝕、耐高溫,熱化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。氮化鋁陶瓷基板是大規(guī)模集成電路,半導(dǎo)體模塊電路和大功率器件的理想封裝材料、散熱材料、電路元件及互連線承載體。同時(shí)也是提高高分子材料熱導(dǎo)率和力學(xué)性能的很佳添加料,目前在新能源汽車方面應(yīng)用較廣。隨著智能汽車的電子化程度越來越高,集成電路所占的成本比例將越來越高,擴(kuò)大氮化鋁基板的應(yīng)用場(chǎng)景及需求。傳統(tǒng)的IGBT模塊中,氧化鋁精密陶瓷基板是很常用的精密陶瓷基板。但由于氧化鋁精密陶瓷基片相對(duì)低的熱導(dǎo)率、與硅的熱膨脹系數(shù)匹配不好,并不適合作為高功率模塊封裝材料。氮化鋁精密陶瓷基板在熱特性方面具有非常高的熱導(dǎo)率,散熱快;在應(yīng)力方面,熱膨脹系數(shù)與硅接近,整個(gè)模塊內(nèi)部應(yīng)力較低;又具有無氧銅的高導(dǎo)電性和優(yōu)異的焊接性能,是IGBT模塊封裝的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。提高了高壓IGBT模塊的可靠性。這些優(yōu)異的性能都使得氮化鋁覆銅板成為高壓IGBT模塊封裝的。利用氮化鋁陶瓷能耐鐵、鋁等金屬和合金的溶蝕性能,可用作Al、Cu等金屬熔煉的坩堝和澆鑄模具材料。嘉興耐溫氧化鋁哪家好
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。溫州導(dǎo)熱氮化鋁銷售公司
影響氮化鋁陶瓷熱導(dǎo)率的因素:影響氮化鋁陶瓷熱導(dǎo)率的主要因素有晶格的氧含量、致密度、顯微結(jié)構(gòu)、粉體純度等。氧含量及雜質(zhì):對(duì)于氮化鋁陶瓷來說,由于它對(duì)氧的親和作用強(qiáng)烈,氧雜質(zhì)易于在燒結(jié)過程中擴(kuò)散進(jìn)入AlN晶格,與多種缺陷直接相關(guān),是影響氮化鋁熱導(dǎo)率的很主要根源。在聲子-缺陷的散射中,起主要作用的是雜質(zhì)氧和氧化鋁的存在,由于氮化鋁易于水解和氧化,表面形成一層氧化鋁膜,氧化鋁溶入氮化鋁晶格中產(chǎn)生鋁空位。使得氮化鋁晶格出現(xiàn)非諧性,影響聲子散射,從而使氮化鋁陶瓷熱導(dǎo)率急劇降低。溫州導(dǎo)熱氮化鋁銷售公司
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