氮化铝陶瓷具有优良的绝缘性、导热性、耐高温性、耐腐蚀性以及与硅的热膨胀系数相匹配等优点,成为新一代大规模集成电路、半导体模块电路及大功率器件的理想散热和封装材料。成型工艺是陶瓷制备的关键技术,是提高产品性能和降低生产成本的重要环节之一。随着工业技术的高速发展,传统的成型方法已难以满足人们对陶瓷材料在性能和形状方面的要求。陶瓷的湿法成型近年来成为研究的重点,因为湿法成型具有工艺简单、生产效率高、成本低和可制备复杂形状制品等优点,易于工业化推广。湿法成型包括流延成型、注浆成型、注射成型和注凝成型等。氮化铝耐热、耐熔融金属的侵蚀,对酸稳定,但在碱性溶液中易被侵蚀。嘉兴片状氮化硼供应商
流延成型的体系,有机流延体系和水基流延体系。有机流延体系所用到的添加剂的成分均有毒,对绿色生产提出了很大的挑战。近年来,研究者一直致力于寻找添加剂毒性小的流延成型方法。郭坚等以无水乙醇和异丙醇为混合溶剂,利用流延成型制备AlN生坯,烧结后得到AlN陶瓷的热导率为178 W/(m·K)。水基流延体系因为其绿色环保等特点,成为流延成型发展趋势。但其在成型后需要对陶瓷生坯进行干燥,目前干燥技术还有待进一步完善。相对而言,流延成型的生产效率高,产品质量高,但此种方法存在的局限性是只能成型简单外形的陶瓷生坯,无法满足复杂外形的陶瓷生坯成型要求。近年来,随着微电子技术的飞速发展,大规模集成电路和大功率微波器件对高尺寸精度的异形封装和散热器件的需求正在每年成倍增加,因而需要越来越多的微型、复杂形状高导热AlN陶瓷零部件,但是传统的加工方法很难制备出形状和尺寸精度满足需要的零部件。于是,另一种成型方法——粉末注射成型获得越来越多的关注。上海多孔氧化铝厂家直销氮化铝是共价化合物,具有熔点高、自扩散系数小的特点。
氮化铝陶瓷基片制造并非易事:氮化铝的很大特点是热膨胀系数(CTE)与半导体硅(Si)相当,且热导率高,理论上氮化铝热导率可达到320W/(m·K),但成本很高。由于制备氮化铝陶瓷的重点原料氮化铝粉体制备工艺复杂、能耗高、周期长、价格昂贵,国内的氮化铝粉体很大程度上依赖进口。原料的批次稳定性、成本也成为国内氮化铝陶瓷基片材料制造的瓶颈。氮化铝基板生产呈地区集中状态,美国、日本、德国等国家和地区是全球很主要的电子元件生产和研发中心,在氮化铝陶瓷基片的研究已远早于国内。日本已有较多企业研发和生产氮化铝陶瓷基片,目前是全球很大的氮化铝陶瓷基片生产国。
氮化铝的应用:应用于衬底材料,AlN晶体是GaN、AlGaN以及AlN外延材料的理想衬底。与蓝宝石或SiC衬底相比,AlN与GaN热匹配和化学兼容性更高、衬底与外延层之间的应力更小。因此,AlN晶体作为GaN外延衬底时可大幅度降低器件中的缺陷密度,提高器件的性能,在制备高温、高频、高功率电子器件方面有很好的应用前景。另外,用AlN晶体做高铝(Al)组份的AlGaN外延材料衬底还可以有效降低氮化物外延层中的缺陷密度,极大地提高氮化物半导体器件的性能和使用寿命。基于AlGaN的高质量日盲探测器已经获得成功应用。氮化铝但当温度高于1370℃时,便会发生大量氧化作用。
氮化铝陶瓷室温比较强度高,且不易受温度变化影响,同时具有比较高的热导系数和比较低的热膨胀系数,是一种优良的耐热冲材料及热交换材料,作为热交换材料,可望应用于燃气轮机的热交换器上。由于氮化铝具有与铝、钙等金属不润湿等特性,所以可以用其作坩埚、保护管、浇注模具等。将氮化铝陶瓷作为金属熔池可以用在浸入式热电偶保护管中,由于它不粘附熔融金属,在800~1000℃的熔池中可以连续使用大约3000个小时以上并且不会被侵蚀破坏。此外,由于氮化铝材料对熔盐砷化镓等材料性能稳定,那么将坩埚替代玻璃进行砷化镓半导体的合成,能够完全消除硅的污染而得到高纯度的砷化镓。
氮化铝陶瓷作为耐火材料应用于纯铁、铝以及铝合金的熔炼。球形氮化硼生产商
环氧树脂作为一种有着很好的化学性能和力学稳定性的高分子材料,它固化方便,收缩率低。嘉兴片状氮化硼供应商
氮化铝粉体的制备工艺主要有直接氮化法和碳热还原法,此外还有自蔓延合成法、高能球磨法、原位自反应合成法、等离子化学合成法及化学气相沉淀法等。直接氮化法:直接氮化法就是在高温的氮气气氛中,铝粉直接与氮气化合生成氮化铝粉体,其化学反应式为2Al(s)+N2(g)→2AlN(s),反应温度在800℃-1200℃。其优点是工艺简单,成本较低,适合工业大规模生产。其缺点是铝粉表面有氮化物产生,导致氮气不能渗透,转化率低;反应速度快,反应过程难以控制;反应释放出的热量会导致粉体产生自烧结而形成团聚,从而使得粉体颗粒粗化,后期需要球磨粉碎,会掺入杂质。嘉兴片状氮化硼供应商