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、燒結助劑、粘結劑、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陶瓷基片方面的應用具有極強的優勢,如設備要求低,可連續生產、生產效率高、自動化程度高,其生產成本低廉,非常適合現代工業生產。注射成型:首先將AlN粉體與有機粘結劑按一定比例混合,經過造粒得到性能穩定的喂料,然后在注射成型機上成型素坯,再經過脫脂、燒結很終獲得AlN陶瓷基片。粘結劑是氮化鋁陶瓷粉末的載體,決定了喂料注射成形的流變性能和注射性能。微米氮化鋁品牌
目前發現的適合作為燒結助劑的材料有Y2O3、CaO、Li2O、BaO、MgO、SrO2、La2O3、HfO2和CeO2等不與AlN發生反應的氧化物,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)。單獨采用某種單一的燒結助劑,在常壓下燒結通常需要高于1800℃的溫度,利用復合助劑,設計合理的助劑及配比,可以進一步有效降低燒結溫度,也是目前普遍采用的一種氮化鋁低溫燒結方法。氮化鋁陶瓷基板電子封裝領域的應用范圍越來越廣,目前也有一些國內企業在這個領域有所建樹,然而相對于早已接近紅海的海外市場,我國的氮化鋁陶瓷基板的發展仍處于起步階段,在高性能粉體及高導熱基板的制備生產上仍有一定的差距。深入了解材料的作用機理,從根源上“對癥下藥”,才能讓我國的陶瓷基板產業更上一個臺階。臺州片狀氧化鋁價格利用AlN陶瓷耐熱耐侵蝕性,可用于制作坩堝、Al蒸發皿等高溫耐蝕部件。
氮化鋁粉體的制備工藝:高溫自蔓延合成法:高溫自蔓延合成法是直接氮化法的衍生方法,它是將Al粉在高壓氮氣中點燃后,利用Al和N2反應產生的熱量使反應自動維持,直到反應完全,其化學反應式為:2Al(s)+N2(g)→2AlN(s);其優點是高溫自蔓延合成法的本質與鋁粉直接氮化法相同,但該法不需要在高溫下對Al粉進行氮化,只需在開始時將其點燃,故能耗低、生產效率高、成本低。其缺點是要獲得氮化完全的粉體,必需在較高的氮氣壓力下進行,直接影響了該法的工業化生產。化學氣相沉淀法:它是在遠高于理論反應溫度,使反應產物蒸氣形成很高的過飽和蒸氣壓,導致其自動凝聚成晶核,而后聚集成顆粒。
氧雜質對熱導率的影響:AIN極易發生水解和氧化,使氮化鋁表面發生氧化,導致氧固溶入AIN晶格中形成鋁空位缺陷,這樣就會導致聲子散射增加,平均自由程降低,熱導率也隨之降低。因此,為了提高熱導率,加入合適的燒結助劑來除去晶格中的氧雜質是一種有效的辦法。氮化鋁陶瓷的燒結的關鍵控制要素:AlN是共價化合物,原子的自擴散系數小,鍵能強,導致很難燒結致密,其熔點高達3000℃以上,燒結溫度更是高達1900℃以上,如此高的燒結溫度嚴重制約了氮化鋁在工業上的實際應用。此外,AlN表層的氧雜質是在高溫下才開始向其晶格內部擴散的,因此低溫燒結還有另外一個作用,即延緩燒結時表層的氧雜質向AlN晶格內部擴散,減少晶格內的氧雜質,因此制備高熱導率的AlN陶瓷材料,低溫燒結技術的研究勢在必行。目前工業上,氮化鋁陶瓷的燒結有多種方式,可以根據實際需求,采取不同的燒結方法來獲得致密的陶瓷體,無論用什么燒結方式,細化氮化鋁原始粉料以及添加適宜的低溫燒結助劑能夠有效降低氮化鋁陶瓷的燒結溫度。氮化鋁的電阻率較高,熱膨脹系數低,硬度高,化學穩定性好但與一般絕緣體不同。
氮化鋁,共價鍵化合物,化學式為AIN,是原子晶體,屬類金剛石氮化物、六方晶系,纖鋅礦型的晶體結構,無毒,呈白色或灰白色。AlN很高可穩定到2200℃。室溫強度高,且強度隨溫度的升高下降較慢。導熱性好,熱膨脹系數小,是良好的耐熱沖擊材料。抗熔融金屬侵蝕的能力強,是熔鑄純鐵、鋁或鋁合金理想的坩堝材料。氮化鋁還是電絕緣體,介電性能良好,用作電器元件也很有希望。砷化鎵表面的氮化鋁涂層,能保護它在退火時免受離子的注入。氮化鋁還是由六方氮化硼轉變為立方氮化硼的催化劑。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。或由Al2O3-C-N2體系在1600~1750℃反應合成,產物為灰白色粉末。或氯化鋁與氨經氣相反應制得.涂層可由AlCl3-NH3體系通過氣相沉積法合成。氮化鋁陶瓷具有優良的絕緣性、導熱性、耐高溫性、耐腐蝕性以及與硅的熱膨脹系數相匹配等優點。嘉興導熱氮化鋁粉體品牌
氮化鋁陶瓷基片是理想的大規模集成電路散熱基板和封裝材料。微米氮化鋁品牌
氮化鋁粉體的成型工藝有多種,傳統的成型工藝諸如模壓,熱壓,等靜壓等均適用。由于氮化鋁粉體的親水性強,為了減少氮化鋁的氧化,成型過程中應盡量避免與水接觸。另外,據中國粉體網編輯了解,熱壓、等靜壓雖然適用于制備高性能的塊體氮化鋁瓷材料,但成本高、生產效率低,無法滿足電子工業對氮化鋁陶瓷基片用量日益增加的需求。為了解決這一問題,近年來人們研究采用流延法成型氮化鋁陶瓷基片。流延法目前已成為電子工業用氮化鋁陶瓷的主要成型工藝。流延成型制備多層氮化鋁陶瓷的主要工藝是:將氮化鋁粉料、燒結助劑、粘結劑、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。微米氮化鋁品牌