氮化鋁陶瓷具有優良的熱、電、力學性能,所以它的應用范圍比較廣。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蒸發皿、磁流體發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、超大規模集成電路基片等。氮化鋁耐熱、耐熔融金屬的侵蝕,對酸穩定,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中較廣應用。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。衢州單晶氮化鋁生產商
氮化鋁基板具有極高的熱導率,無毒、耐腐蝕、耐高溫,熱化學穩定性好等特點。氮化鋁陶瓷基板是大規模集成電路,半導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。同時也是提高高分子材料熱導率和力學性能的很佳添加料,目前在新能源汽車方面應用較廣。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,擴大氮化鋁基板的應用場景及需求。傳統的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低的熱導率、與硅的熱膨脹系數匹配不好,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率,散熱快;在應力方面,熱膨脹系數與硅接近,整個模塊內部應力較低;又具有無氧銅的高導電性和優異的焊接性能,是IGBT模塊封裝的關鍵基礎材料。提高了高壓IGBT模塊的可靠性。這些優異的性能都使得氮化鋁覆銅板成為高壓IGBT模塊封裝的。深圳陶瓷氮化鋁生產商氮化鋁的熱導率主要由晶體缺陷和聲子自身對聲子散射控制。
提高氮化鋁陶瓷熱導率的途徑:加入適當的燒結助劑,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、自擴散系數小的特點,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。凈化晶格。氮化鋁低氧有很強的親和力,晶格中經常固溶了氧,產生鋁空位,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。但添加劑的量應適當,過多會增加雜質含量,從而影響熱導率;過少又起不到燒結助劑的作用。復合助劑比單一的添加劑能更有效的提高熱導率,同時還能降低燒結溫度。
提高氮化鋁陶瓷熱導率的途徑:選擇合適的燒結工藝,熱壓燒結:熱壓燒結是指在機械壓力和溫度同時作用下,對粉料進行燒結獲得致密塊體的過程。熱壓燒結可以使加熱燒結和加壓成型同時進行。在高溫下坯體持續受到壓力作用,粉末原料處于熱塑性狀態,有利于物質的擴散和流動,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。熱壓燒結可以降低氮化鋁陶瓷的燒結溫度,而且不用燒結助劑也能使氮化鋁燒結致密,且除氧能力強,但是缺點是設備昂貴,而且只能制備形狀簡單的樣品。氮化鋁室溫下與水緩慢反應.可由鋁粉在氨或氮氣氛中800~1000℃合成,產物為白色到灰藍色粉末。
氮化鋁(AlN)綜合性能相當優良,是當前具有高熱傳導性和出色的電絕緣特性這一有趣組合的先進陶瓷材料,這樣得天獨厚的優點使得業界對它的應用潛力十分看好。盡管氮化鋁是當前材料科學界很炙手可熱的材料之一,但其發展其實并不順遂。盡管在1877年就已合成,但隨后的100多年間其實都沒什么實際應用,直到20世紀50年代,人們才成功制得氮化鋁陶瓷,并作為耐火材料應用于純鐵、鋁以及鋁合金的熔煉。要發展氮化鋁陶瓷,選對方向很關鍵。目前氮化鋁陶瓷的制備工藝日趨成熟,應用范圍也在不斷擴大,尤其是進入21世紀后,人們對微電子技術的重視又為氮化鋁材料的發展增添了不少籌碼。制備氮化鋁粉末一般都需要較高的溫度,從而導致生產制備過程中的能耗較高,同時存在安全風險。廣州納米氧化鋁品牌
氮化鋁陶瓷基板具有導熱效率高、力學性能好、耐腐蝕、電性能優、可焊接等特點。衢州單晶氮化鋁生產商
高導熱氮化鋁基片的燒結工藝重點包括燒結方式、燒結助劑的添加、燒結氣氛的控制等。放電等離子燒結是20世紀90年代發展并成熟的一種燒結技術,它利用脈沖大電流直接施加于模具和樣品上,產生體加熱使被燒結樣品快速升溫;同時,脈沖電流引起顆粒間的放電效應,可凈化顆粒表面,實現快速燒結,有效地抑制顆粒長大。使用SPS技術能夠在較低溫度下進行燒結,且升溫速度快,燒結時間短。微波燒結是利用特殊頻段的電磁波與介質的相互耦合產生介電損耗,使坯體整體加熱的燒結方法。微波同時提高了粉末顆粒活性,加速物質的傳遞。微波燒結也是一種快速燒結法,同樣可保證樣品安全衛生無污染。雖然機理與放電等離子體燒結有所不同,但是兩者都能實現整體加熱,才能極大地縮短燒結周期,所得陶瓷晶體細小均勻。衢州單晶氮化鋁生產商
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