陶瓷基板是指銅箔在高溫下直接鍵合到陶瓷基片表面(單面或雙面)上的特殊工藝板。氮化鋁陶瓷基板是以氮化鋁陶瓷為主要原材料制造而成的基板。氮化鋁陶瓷基板作為一種新型陶瓷基板,具有導熱效率高、力學性能好、耐腐蝕、電性能優(yōu)、可焊接等特點,是理想的大規(guī)模集成電路散熱基板和封裝材料。近年來,隨著我國電子信息行業(yè)的快速發(fā)展,市場對陶瓷基板的性能要求不斷提升,氮化鋁陶瓷基板憑借其優(yōu)異的特征,其應用范圍不斷擴展。氮化鋁陶瓷基板應用領域較廣,涉及到汽車電子、光電通信、航空航天、消費電子、LED、軌道交通、新能源等多個領域,但受生產工藝、技術水平、市場價格等因素的影響,目前我國氮化鋁陶瓷基板應用范圍仍較窄,主要應用在制造業(yè)領域。相比與氧化鋁陶瓷基板,氮化鋁陶瓷基板性能優(yōu)異,隨著市場對基板性能的要求不斷提升,未來我國氮化鋁陶瓷基板行業(yè)發(fā)展空間廣闊。提高氮化鋁陶瓷熱導率的途徑:加入適當的燒結助劑,可促進氮化鋁陶瓷致密化。臺州導熱氮化硼生產商
提高氮化鋁陶瓷熱導率的途徑:選擇合適的燒結工藝,微波燒結:微波燒結是利用微波與介質的相互作用產生介電損耗使坯體整體加熱的燒結方法。同時,微波可以使粉末顆?;钚蕴岣?,有利于物質的傳遞。微波燒結已成為一門新型的陶瓷燒結技術,它利用整體性自身加熱,使材料加熱的效率提高,升溫速度加快,保溫時間縮短,這有利于提高致密化速度并可以有效抑制晶粒生長,獲得獨特的性能和結構。放電等離子燒結:放電等離子燒結系統利用脈沖能、放電脈沖壓力和焦耳熱產生的瞬間高溫場來實現燒結過程。SPS升溫速度快、燒結時間短、能在較低溫度下燒結,通過控制燒結組分與工藝能實現溫度梯度場,可用于燒結梯度材料及大型工件等復雜材料。放電等離子燒結內每個顆粒均勻的自身發(fā)熱使顆粒表現活化,因而具有很高的熱導率,可在短時間內使燒結體致密化。臺州導熱氮化硼生產商由于鋁和氮的原子序數小,氮化鋁本身具有很高的熱導率。
AlN陶瓷金屬化的方法主要有:厚膜金屬化法是在陶瓷基板上通過絲網印刷形成封接用金屬層、導體(電路布線)及電阻等,通過燒結形成釬焊金屬層、電路及引線接點等。厚膜金屬化的步驟一般包括:圖案設計,原圖、漿料的制備,絲網印刷,干燥與燒結。厚膜法的優(yōu)點是導電性能好,工藝簡單,適用于自動化和多品種小批量生產,但結合強度不高,且受溫度影響大,高溫時結合強度很低。直接覆銅法利用高溫熔融擴散工藝將陶瓷基板與高純無氧銅覆接到一起,所形成的金屬層具有導熱性好、附著強度高、機械性能優(yōu)良、便于刻蝕、絕緣性及熱循環(huán)能力高的優(yōu)點,但是后續(xù)也需要圖形化工藝,同時對AlN進行表面熱處理時形成的氧化物層會降低AlN基板的熱導率。
氮化鋁陶瓷的制備技術:凝膠注模成型技術原理是首先將粉體、溶劑、分散劑混合球磨,制備具有高固相、粘度的粉體-溶劑濃懸浮液,加入合適的有機單體,添加引發(fā)劑或固化劑或者通過外界條件如溫度等的變化使陶瓷漿料中的單體交聯固化,很終在坯體中形成三維網狀結構將陶瓷顆粒固定,使?jié){料原位固化成型。與其他成型工藝技術相比,凝膠注模成型優(yōu)點如下:適用范圍較廣;成型坯體缺陷和變形小,是一種近凈尺寸成型工藝;坯體強度較高,成型坯體可進行機加工;坯體中有機物含量很低,排膠后成品變形小;陶瓷生坯和燒結體密度高、均勻性好;成本低、工藝可控。目前,凝膠注模成型的主要問題有:水機注凝成型需要對氮化鋁粉體做抗水解處理,非水基成型則需要進一步尋找和制備凝膠網絡交聯密度、強度適宜且易于制得高固含量低粘度漿料的注凝體系。隨著工業(yè)技術的高速發(fā)展,傳統的成型方法已難以滿足人們對陶瓷材料在性能和形狀方面的要求。
高電阻率、高熱導率和低介電常數是電子封裝用基片材料的很基本要求。封裝用基片還應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、低成本等特點和一定的力學性能。陶瓷由于具有絕緣性能好、化學性質穩(wěn)定、熱導率高、高頻特性好等優(yōu)點,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率低,熱膨脹系數和硅不太匹配;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率、好的抗熱沖擊性、高溫下依然擁有良好的力學性能,被認為是很理想的基板材料。氮化鋁陶瓷擁有高硬度和高溫強度性能,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,但由于造價高,只能用于磨損嚴重的部位。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,如腐蝕性物質的處理器和容器的襯里等。AIN晶體以〔AIN4〕四面體為結構單元共價鍵化合物,具有纖鋅礦型結構,屬六方晶系。臺州單晶氧化鋁多少錢
氮化鋁一般難以燒結致密,使用添加劑可以在較低溫度產生液相,潤濕晶粒,從而達到致密化。臺州導熱氮化硼生產商
高性能氮化鋁陶瓷取決于氮化鋁粉體的質量,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。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,已經用于工業(yè)化大規(guī)模生產。氮化鋁粉體制備的技術發(fā)展趨勢主要表現在兩個方面:一是進一步提升氮化鋁粉體的性能,使之能夠制造出更高熱導率的氮化鋁陶瓷產品;二是進一步提升氮化鋁粉體批次生產穩(wěn)定性,增大批生產量,降低生產成本。我國目前的高性能氮化鋁粉基本依賴進口,不但價格高昂,而且隨時存在原材料斷供的風險。因此,實現高性能氮化鋁粉制造技術的國產化,已成為當務之急。臺州導熱氮化硼生產商
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