目前發(fā)現(xiàn)的適合作為燒結(jié)助劑的材料有Y2O3、CaO、Li2O、BaO、MgO、SrO2、La2O3、HfO2和CeO2等不與AlN發(fā)生反應(yīng)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(jié)助劑,在常壓下燒結(jié)通常需要高于1800℃的溫度,利用復(fù)合助劑,設(shè)計合理的助劑及配比,可以進(jìn)一步有效降低燒結(jié)溫度,也是目前普遍采用的一種氮化鋁低溫?zé)Y(jié)方法。氮化鋁陶瓷基板電子封裝領(lǐng)域的應(yīng)用范圍越來越廣,目前也有一些國內(nèi)企業(yè)在這個領(lǐng)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(fā)展仍處于起步階段,在高性能粉體及高導(dǎo)熱基板的制備生產(chǎn)上仍有一定的差距。深入了解材料的作用機(jī)理,從根源上“對癥下藥”,才能讓我國的陶瓷基板產(chǎn)業(yè)更上一個臺階。氮化鋁陶瓷基板作為一種新型陶瓷基板。東莞球形氮化鋁粉體廠家
氮化鋁陶瓷是一種高技術(shù)新型陶瓷。氮化鋁基板具有極高的熱導(dǎo)率,無毒、耐腐蝕、耐高溫,熱化學(xué)穩(wěn)定性好等特點,是大規(guī)模集成電路,半導(dǎo)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。也是提高高分子材料熱導(dǎo)率和力學(xué)性能的很佳添加料,氮化鋁陶瓷還可用作熔煉有色金屬和半導(dǎo)體材料砷化鎵的坩堝、熱電偶的保護(hù)管、高溫絕緣件、微波介電材料、耐高溫、耐腐蝕結(jié)構(gòu)陶瓷及透明氮化鋁微波陶瓷制品,用作高導(dǎo)熱陶瓷生產(chǎn)原料及樹脂填料等。氮化鋁是電絕緣體,介電性能良好。砷化鎵表面的氮化鋁涂層,能保護(hù)它在退火時免受離子的注入。氮化鋁可用作高導(dǎo)熱陶瓷生產(chǎn)原料、AlN陶瓷基片原料、樹脂填料等。東莞球形氮化鋁粉體廠家氮化鋁的熱導(dǎo)率主要由晶體缺陷和聲子自身對聲子散射控制。
目前,氮化鋁也存在一些問題。其一是粉體在潮濕的環(huán)境極易與水中羥基形成氫氧化鋁,在AlN粉體表面形成氧化鋁層,氧化鋁晶格溶入大量的氧,降低其熱導(dǎo)率,而且也改變其物化性能,給AlN粉體的應(yīng)用帶來困難。抑制AlN粉末的水解處理主要是借助化學(xué)鍵或物理吸附作用在AlN顆粒表面涂覆一種物質(zhì),使之與水隔離,從而避免其水解反應(yīng)的發(fā)生。目前抑制水解處理的方法主要有:表面化學(xué)改性和表面物理包覆。其二是氮化鋁的價格高居不下,每公斤上千元的價格也在一定程度上限制了它的應(yīng)用。制備氮化鋁粉末一般都需要較高的溫度,從而導(dǎo)致生產(chǎn)制備過程中的能耗較高,同時存在安全風(fēng)險,這也是一些高溫制備方法無法實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的主要弊端。再者是生產(chǎn)制備過程中的雜質(zhì)摻入或者有害產(chǎn)物的生成問題,例如碳化還原反應(yīng)過量碳粉的去除問題,以及化學(xué)氣相沉積法的氯化氫副產(chǎn)物的去除問題,這都要求制備氮化鋁的過程中需對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行提純,這也導(dǎo)致了生產(chǎn)制備氮化鋁的成本居高不下。
氮化鋁粉體的制備工藝:原位自反應(yīng)合成法:原位自反應(yīng)合成法的原理與直接氮化法的原理基本類同,以鋁及其它金屬形成的合金為原料,合金中其它金屬先在高溫下熔出,與氮氣發(fā)生反應(yīng)生成金屬氮化物,繼而金屬Al取代氮化物的金屬,生產(chǎn)AlN。其優(yōu)點是工藝簡單、原料豐富、反應(yīng)溫度低,合成粉體的氧雜質(zhì)含量低。其缺點是金屬雜質(zhì)難以分離,導(dǎo)致其絕緣性能較低。等離子化學(xué)合成法:等離子化學(xué)合成法是使用直流電弧等離子發(fā)生器或高頻等離子發(fā)生器,將Al粉輸送到等離子火焰區(qū)內(nèi),在火焰高溫區(qū)內(nèi),粉末立即融化揮發(fā),與氮離子迅速化合而成為AlN粉體。其優(yōu)點是團(tuán)聚少、粒徑小。其缺點是該方法為非定態(tài)反應(yīng),只能小批量處理,難于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),且其氧含量高、所需設(shè)備復(fù)雜和反應(yīng)不完全。氮化鋁的商品化程度并不高,這也是影響氮化鋁陶瓷進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵因素。
結(jié)晶氮化鋁:無色斜方品系結(jié)晶工業(yè)品為淡黃色或深黃色結(jié)晶。密度2. 398}!cm3。加熱到lUU℃分解釋放出氯化氫。溶于水、無水乙醇、,微溶于鹽酸,其水溶液呈酸性。易潮解,在濕空氣中水解生成氯化氫白色煙霧。由煤,堿石粉經(jīng)沸騰焙燒,再經(jīng)粉碎后與ir}酸反應(yīng).經(jīng)澄清后,把清液濃縮,析出結(jié)晶,固液分離制得。主要用于情密鑄造模殼的硬化劑,木材防腐劑,造紙施膠沉淀劑,石汕1一業(yè)加氫裂化催化劑單體的原料。也用干羊毛的精制、染色。以及飲用水、含高氟水‘工業(yè)水的處理,含油污水凈化。氮化鋁陶瓷基板用量十分巨大。東莞球形氮化鋁粉體廠家
直至980℃,氮化鋁在氫氣及二氧化碳中仍相當(dāng)穩(wěn)定。東莞球形氮化鋁粉體廠家
氮化鋁的應(yīng)用:應(yīng)用于發(fā)光材料,氮化鋁(AlN)的直接帶隙禁帶很大寬度為6.2eV,相對于間接帶隙半導(dǎo)體有著更高的光電轉(zhuǎn)換效率。AlN作為重要的藍(lán)光和紫外發(fā)光材料,應(yīng)用于紫外/深紫外發(fā)光二極管、紫外激光二極管以及紫外探測器等。此外,AlN可以和III族氮化物如GaN和InN形成連續(xù)的固溶體,其三元或四元合金可以實現(xiàn)其帶隙從可見波段到深紫外波段的連續(xù)可調(diào),使其成為重要的高性能發(fā)光材料。可以說,從性能的角度講,氮化鋁與氮化硅是目前很適合用作電子封裝基片的材料,但他們也有個共同的問題就是價格過高。東莞球形氮化鋁粉體廠家
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