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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。氮化鋁陶瓷作為耐火材料應(yīng)用于純鐵、鋁以及鋁合金的熔煉。杭州超細氮化硼商家

AlN陶瓷金屬化的方法主要有：薄膜金屬化（如Ti/Pd/Au）、厚膜金屬化（低溫金屬化、高溫金屬化）、化學鍍金屬化（如Ni）、直接覆銅法（DBC）及激光金屬化。薄膜金屬化法采用濺射鍍膜等真空鍍膜法使膜材料和基板結(jié)合在一起，通常在多層結(jié)構(gòu)基板中，基板內(nèi)部金屬和表層金屬不盡相同，陶瓷基板相接觸的薄膜金屬應(yīng)該具有反應(yīng)性好、與基板結(jié)合力強的特性，表面金屬層多選擇電導率高、不易氧化的金屬。由于是氣相沉積，原則上任何金屬都可以成膜，任何基板都可以金屬化，而且沉積的金屬層均勻，結(jié)合強度高。但薄膜金屬化需要后續(xù)圖形化工藝實現(xiàn)金屬引線的圖形制備，成本較高。杭州超細氮化硼商家直至980℃，氮化鋁在氫氣及二氧化碳中仍相當穩(wěn)定。

氮化鋁陶瓷具有優(yōu)良的熱、電、力學性能，所以它的應(yīng)用范圍比較廣。可以制成氮化鋁陶瓷基片，熱導率高，膨脹系數(shù)低，強度高，耐高溫，耐化學腐蝕，電阻率高，介電耗損小，是理想的大規(guī)模集成電路散熱基板和封裝材料。氮化鋁陶瓷硬度高，超過氧化鋁陶瓷，也可用于磨損嚴重的部位。利用氮化鋁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。氮化鋁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。氮化鋁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。

提高氮化鋁陶瓷熱導率的途徑：加入適當?shù)臒Y(jié)助劑，引入添加劑主要有兩方面的作用：促進氮化鋁陶瓷致密化。氮化鋁是共價化合物，具有熔點高、自擴散系數(shù)小的特點，一般難以燒結(jié)致密，使用添加劑可以在較低溫度產(chǎn)生液相，潤濕晶粒，從而達到致密化。凈化晶格。氮化鋁低氧有很強的親和力，晶格中經(jīng)常固溶了氧，產(chǎn)生鋁空位，降低了聲子的平均自由程，熱導率也因此降低。合適的添加劑可以有效與晶格中氧反應(yīng)生成第二相，凈化晶格，提高熱導率。大量的研究表明，稀土金屬氧化物和氟化物、堿土金屬氧化物和氟化物等均可以作為助燒劑提高氮化鋁的熱導率。但添加劑的量應(yīng)適當，過多會增加雜質(zhì)含量，從而影響熱導率；過少又起不到燒結(jié)助劑的作用。復合助劑比單一的添加劑能更有效的提高熱導率，同時還能降低燒結(jié)溫度。氮化鋁陶瓷基板用量十分巨大。

提高氮化鋁陶瓷熱導率的途徑：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。在實際產(chǎn)品中，氮化鋁的晶體結(jié)構(gòu)不能完全均均勻分布，并且存在許多雜質(zhì)和缺陷。杭州超細氮化硼商家

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。杭州超細氮化硼商家

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℃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，那么將坩堝替代玻璃進行砷化鎵半導體的合成，能夠完全消除硅的污染而得到高純度的砷化鎵。耐熱材料。AlN的介電損耗值較低，為了使之適合作為微波衰減材料，通常添加導電性和導熱性都良好的金屬或者陶瓷作為微波衰減劑制備成Al N 基的微波衰減陶瓷。目前研究中所涉及到的導電添加劑有碳納米管、TiB2、TiC以及金屬Mo、W、Cu等。氮化鋁陶瓷室溫比較強度高，且不易受溫度變化影響，同時具有比較高的熱導系數(shù)和比較低的熱膨脹系數(shù)，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。杭州超細氮化硼商家

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