高电阻率、高热导率和低介电常数是电子封装用基片材料的很基本要求。封装用基片还应与硅片具有良好的热匹配、易成型、高表面平整度、易金属化、易加工、低成本等特点和一定的力学性能。陶瓷由于具有绝缘性能好、化学性质稳定、热导率高、高频特性好等优点,成为很常用的基片材料。常用的陶瓷基片材料有氧化铍、氧化铝、氮化铝等,其中氧化铝陶瓷基板的热导率低,热膨胀系数和硅不太匹配;氧化铍虽然有优良的性能,但其粉末有剧毒;而氮化铝陶瓷具有高热导率、好的抗热冲击性、高温下依然拥有良好的力学性能,被认为是很理想的基板材料。氮化铝陶瓷拥有高硬度和高温强度性能,可用作切割工具、砂轮和拉丝模以及制造工具材料、金属陶瓷材料的原料。还具有优良的耐磨损性能,可用作耐磨损零件,但由于造价高,只能用于磨损严重的部位。将某些易氧化的金属或非金属表面包覆AlN涂层,可以提高其抗氧化、耐磨的性能;也可以用作防腐蚀涂层,如腐蚀性物质的处理器和容器的衬里等。氮化铝是综合机械性能很好的陶瓷材料,同时其热膨胀系数很小。广州微米氮化铝粉体生产商
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。耐热材料。AlN的介电损耗值较低,为了使之适合作为微波衰减材料,通常添加导电性和导热性都良好的金属或者陶瓷作为微波衰减剂制备成Al N 基的微波衰减陶瓷。目前研究中所涉及到的导电添加剂有碳纳米管、TiB2、TiC以及金属Mo、W、Cu等。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。广州绝缘氮化铝供应商氮化铝一般难以烧结致密,使用添加剂可以在较低温度产生液相,润湿晶粒,从而达到致密化。
氮化铝陶瓷微观结构对热导率的影响:在实际应用中,常在AlN中加入各种烧结助剂来降低AlN陶瓷的烧结温度,与此同时在氮化铝晶格中也引入了第二相,致使热传导过程中声子发生散射导致热导率下降。添加烧结助剂引入的第二相会出现几种情况:从分布形式来看,可分为孤岛状和连续分布在晶界处;从分布位置来看,可分为分布在晶界三角处和晶界其他处。连续分布的晶粒可为声子提供了更直接的通道,直接接触AlN晶粒比孤立分布的AlN晶粒具有更高的热导率,所以第二相是连续分布的更好;分布于晶界三角处的AlN陶瓷在热传导过程中产生的干扰散射较少,而且能够使AlN晶粒间保持接触,故而第二相分布在晶界三角处更好。此外,晶界相若分布不均匀,会导致大量的气孔存在,阻碍声子的散射,导致AlN的热导率下降,晶界含量、晶界大小以及气孔率对热导率的表现也有一定的影响。因此,在AlN陶瓷的烧结过程中,可以通过改善烧结工艺的途径,如提高烧结温度、延长保温时间、热处理等,改善晶体内部缺陷,尽可能使第二相连续分布以及位于三叉晶界处,从而提高氮化铝陶瓷的热导率。
氮化铝具有高热导率、良好的电绝缘性、低介电常数、无毒等性能,应用前景十分广阔,特别是随着大功率和超大规模集成电路的发展,集成电路和基片间散热的重要性也越来越明显。因此,基片必须要具有高的导热率和电阻率。为满足这一要求,国内外研究学者开发出了一系列高性能的陶瓷基片材料,其中主要包括:Al2O3、BeO、AlN、BN、Si3N4、SiC,其中氮化铝是综合性能很优良的新型先进陶瓷材料,被认为是新一代高集成度半导体基片和电子器件的理想封装材料。烧结过程是氮化铝陶瓷制备的一个重要阶段,直接影响陶瓷的显微结构如晶粒尺寸与分布、气孔率和晶界体积分数等。因此烧结技术成为制备高质量氮化铝陶瓷的关键技术。氮化铝陶瓷常用的烧结技术有无压烧结、热压烧结、放电等离子烧结、微波烧结等。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。
活性金属钎焊法是在普通钎料中加入一些化学性质较为活泼的过渡元素如:Ti、Zr、Al、Nb、V等。一定温度下,这些活泼元素会与陶瓷基板在界面处发生化学反应,形成反应过渡层,如图7所示。反应过渡层的主要产物是一些金属间化合物,并具有与金属相同的结构,因此可以被熔化的金属润湿。共烧法是通过丝网印刷工艺在AlN陶瓷生片表面涂刷一层难熔金属(Mo、W等)的厚膜浆料,一起脱脂烧成,使导电金属与AlN陶瓷烧成为一体结构。共烧法根据烧结温度的高低可分为低温共烧(LTCC)和高温共烧(HTCC)两种方式,低温共烧基板的烧结温度一般为800-900℃,而高温共烧基板的烧结温度为1600-1900℃。烧结后,为了便于芯片引线键合及焊接,还需在金属陶瓷复合体的金属位置镀上一层Sn或Ni等熔点较低的金属。由于氮化铝的声表面波速度高,具有压电性,可用作声表面波器件。衢州绝缘氮化铝品牌
结晶氮化铝:无色斜方品系结晶工业品为淡黄色或深黄色结晶。广州微米氮化铝粉体生产商
氮化铝的应用:应用于发光材料,氮化铝(AlN)的直接带隙禁带很大宽度为6.2eV,相对于间接带隙半导体有着更高的光电转换效率。AlN作为重要的蓝光和紫外发光材料,应用于紫外/深紫外发光二极管、紫外激光二极管以及紫外探测器等。此外,AlN可以和III族氮化物如GaN和InN形成连续的固溶体,其三元或四元合金可以实现其带隙从可见波段到深紫外波段的连续可调,使其成为重要的高性能发光材料。可以说,从性能的角度讲,氮化铝与氮化硅是目前很适合用作电子封装基片的材料,但他们也有个共同的问题就是价格过高。广州微米氮化铝粉体生产商