由于氮化鋁陶瓷基片的特殊技術(shù)要求,加上設(shè)備投資大、制造工藝復(fù)雜,氮化鋁陶瓷基片重點制造技術(shù)被日本等國家的幾個大公司掌控。氮化鋁陶瓷基片制備、燒結(jié)及后期加工等特殊要求較高,尤其是在產(chǎn)品領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品性能、穩(wěn)定性等要求更高,再加上設(shè)備投資大、制造工藝復(fù)雜。目前,我國氮化鋁陶瓷基片生產(chǎn)企業(yè)缺乏重點技術(shù),再加上我國大多數(shù)氮化鋁陶瓷基片生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模較小,研發(fā)投入資金有限,技術(shù)人員較少且經(jīng)驗不足,導(dǎo)致我國氮化鋁陶瓷基片整體技術(shù)水平較低,產(chǎn)品缺乏競爭力,主要集中在中低端產(chǎn)品。近幾年,中國氮化鋁基板生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量增長趨勢很快,原有企業(yè)也積極擴大生產(chǎn)規(guī)模。氮化鋁產(chǎn)量不斷增長,增長速度有加快趨勢,但是國內(nèi)氮化鋁產(chǎn)量仍然不足,不能滿足國內(nèi)需求,還需要從國外大量進口。氮化鋁陶瓷基片,熱導(dǎo)率高,膨脹系數(shù)低,強度高,耐高溫,耐化學(xué)腐蝕,電阻率高,介電損耗小。嘉興單晶氧化鋁廠家
目前AlN基片較常用的燒結(jié)工藝一般有5種,即熱壓燒結(jié)、無壓燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)(SPS)、微波燒結(jié)和自蔓延燒結(jié)。熱壓燒結(jié)是在加熱粉體的同時進行加壓,利用通電產(chǎn)生的焦耳熱和加壓造成的塑性變形來促進燒結(jié)過程的進行。相對于無壓燒結(jié)來說,熱壓燒結(jié)的燒結(jié)溫度要低得多,而且燒結(jié)體致密,氣孔率低,但其加熱、冷卻所需時間較長,且只能制備形狀不太復(fù)雜的樣品。熱壓燒結(jié)是目前制備高熱導(dǎo)率致密化AlN陶瓷的主要工藝。由于AlN具有很強的共價性,故其在常壓燒結(jié)時需要的燒結(jié)溫度很高。在常壓燒結(jié)條件下,添加了Y2O3的AlN粉能產(chǎn)生液相燒結(jié)的溫度為1600℃以上,且燒結(jié)溫度要受AlN粒度、添加劑種類及添加劑的含量等因素的影響。常壓燒結(jié)的燒結(jié)溫度一般為1600~2000℃,保溫時間為2h。金華微米氮化鋁供應(yīng)商制約氮化鋁商品化的主要因素就是價格問題。
顆粒形狀的影響:相較于顆粒尺寸對氮化鋁陶瓷的影響,顆粒的形貌對其的影響主要集中在粉體的流動性以及填充率的增加上。工業(yè)上一般認為氮化鋁粉體呈球形為合理的選擇。球形粉體比其他形狀如棒狀,雙頭六角形狀流動性更好,且填充率也會相對高一些。特別是對于把氮化鋁作為填料的工業(yè)領(lǐng)域,流動性差意味著難以均勻混合,勢必會對產(chǎn)品的性能造成一定的負面影響。氮化鋁粉體填充率越高,其熱膨脹系數(shù)就越小,熱導(dǎo)率越高。相較于其它形狀來說,球形粉體制成的封裝材料應(yīng)力集中小、強度高。而且球形粉體摩擦系數(shù)小,對模具的磨損小,可延長模具的使用壽命,提高經(jīng)濟效益。
氮化鋁的熱傳導(dǎo)機理:熱導(dǎo)率,也即導(dǎo)熱系數(shù),作為衡量物質(zhì)導(dǎo)熱能力的量度,是導(dǎo)熱材料很重要的性質(zhì)之一。AIN屬于共價化合物,其分子內(nèi)部沒有可自由移動的電子,因此熱量的傳遞是以晶格振動這種形式來實現(xiàn)的,這種方式叫“聲子傳熱”。晶體內(nèi)部溫度高的部分能量大,溫度低的部分能量小,能量通過聲子之間互相作用,從高能量向低能量發(fā)生傳遞,能量的遷移導(dǎo)致熱量的傳導(dǎo)??梢钥吹?,把晶格內(nèi)部的原子看成小球,這些小球之間彼此由彈簧(共價鍵)連接起來,從而每個原子的振動都要牽動周圍的原子,使振動以彈性波的形式在晶體中傳播。這種晶格振動產(chǎn)生的能量量子,即“聲子”,聲子相互作用使振動傳遞,從而使能量遷移,傳導(dǎo)熱量。氮化鋁陶瓷基片是理想的大規(guī)模集成電路散熱基板和封裝材料。
氮化鋁粉體的制備工藝主要有直接氮化法和碳熱還原法,此外還有自蔓延合成法、高能球磨法、原位自反應(yīng)合成法、等離子化學(xué)合成法及化學(xué)氣相沉淀法等。直接氮化法:直接氮化法就是在高溫的氮氣氣氛中,鋁粉直接與氮氣化合生成氮化鋁粉體,其化學(xué)反應(yīng)式為2Al(s)+N2(g)→2AlN(s),反應(yīng)溫度在800℃-1200℃。其優(yōu)點是工藝簡單,成本較低,適合工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。其缺點是鋁粉表面有氮化物產(chǎn)生,導(dǎo)致氮氣不能滲透,轉(zhuǎn)化率低;反應(yīng)速度快,反應(yīng)過程難以控制;反應(yīng)釋放出的熱量會導(dǎo)致粉體產(chǎn)生自燒結(jié)而形成團聚,從而使得粉體顆粒粗化,后期需要球磨粉碎,會摻入雜質(zhì)。通過將導(dǎo)熱能力優(yōu)異的AlN納米顆粒添加到環(huán)氧樹脂中,可有效提高材料的熱導(dǎo)率和強度。廣州微米氮化鋁商家
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。嘉興單晶氧化鋁廠家
氮化鋁在取向硅鋼二次再結(jié)晶中的作用:二次再結(jié)晶在取向鋼的制造過程中不可缺少,它是在鋼鐵材料的方向性方面發(fā)生的現(xiàn)象??梢赃@樣形容,在幾乎無方向性的基體中,一粒沙子在一瞬間長大成1立方米大的巖石,其結(jié)晶方位大約可達到95%的取向度。在此期問,為了抑制基體的長大,普通的高斯法中,采用MnS、RG和RGH鋼中則利用的是MnSe、Sb,而這里將談?wù)凙IN。關(guān)于二次再結(jié)晶的機理已有很多文獻介紹,這里就A1N的特殊性進行描述。HiB鋼熱軋材中的A1N必須是固溶態(tài)或極細小的AIN。具有(100)[001]方位的立方體織構(gòu)鋼,可以通過對含A1熱軋板進行交叉冷軋得到,這時該鋼種具有以下三個重要的特征。AlN很好是1微米左右粗大尺寸,為此,熱軋時板坯加熱溫度低好,熱軋板的高溫退火對AIN的粗大化有利。采用交叉熱軋,雖然可以進一步提高產(chǎn)生(100)面的機率,但隨著C量的增加,(100)[001]方位即45度立方體的混合比例將增加。嘉興單晶氧化鋁廠家