氮化鋁化鋁陶瓷是以氮化鋁(AlN)為主晶相的陶瓷,氮化鋁晶體以四面體為結構單元共價鍵化合物,具有纖鋅礦型結構,屬六方晶系。化學組成Al(65.81%)、N(34.19%),比重3.261g/cm3,白色或灰白色,單晶無色透明,常壓下的升華分解溫度為2450°C,為一種高溫耐熱材料。熱膨脹系數(4.0-6.0)*10-6/℃。多晶氮化鋁熱導率達260W/(m.k),比氧化鋁高5-8倍,所以耐熱沖擊好,能耐2200℃的高溫。此外,氮化鋁具有不受鋁液和其它熔融金屬及砷化鎵侵蝕的特性,特別是對熔融鋁液具有極好的耐侵蝕性。氮化鋁陶瓷有很多優良特性,但是其難加工屬性限制了氮化鋁陶瓷的發揮。氮化鋁陶瓷用普通CNC不能很好的加工,主要是因為氮化鋁陶瓷材料較硬,普通CNC不適合加工硬度過高的材料,并且機床內部的精密零件也容易受到陶瓷粉末的侵蝕,加工氮化鋁陶瓷可以用鑫騰輝陶瓷CNC,剛性強,防護等級高,專門加工氮化鋁陶瓷等特種陶瓷材料。氮化鋁是一種以共價鍵相連的物質,它有六角晶體結構,與硫化鋅、纖維鋅礦同形。超細氮化鋁多少錢
氮化鋁材料有陶瓷型和薄膜型兩種。氮化鋁熱導率高、絕緣性能好電阻率高達4x lUfs7,"cm.,熱膨脹系數小(2.55一3.8U; x i0一“K一‘,化學性能穩定,在innU℃時才與空氣發生氧化。在真空中可穩定到ISUU}}。致密型氮化鋁是抗水的,幾乎不與濃無機酸發生反應。密度為3.26gIcm3,熔點24UU C'彈性模量為3U( -- 31 f7C}Pa,抗彎強度為2sa一350MPa ,莫氏硬度為g.A1N陶瓷用粉末冶金法制得』氮化鋁薄膜用反應濺射法制得。AlU陶瓷片川于大功率半導體集成電路和大功率的厚模電路,AIN薄膜用于薄膜器件的介質和耐磨、耐熱、散熱好的鍍層。湖州多孔氮化硼供應商氮化鋁的商品化程度并不高,這也是影響氮化鋁陶瓷進一步發展的關鍵因素。
高電阻率、高熱導率和低介電常數是電子封裝用基片材料的很基本要求。封裝用基片還應與硅片具有良好的熱匹配、易成型、高表面平整度、易金屬化、易加工、低成本等特點和一定的力學性能。陶瓷由于具有絕緣性能好、化學性質穩定、熱導率高、高頻特性好等優點,成為很常用的基片材料。常用的陶瓷基片材料有氧化鈹、氧化鋁、氮化鋁等,其中氧化鋁陶瓷基板的熱導率低,熱膨脹系數和硅不太匹配;氧化鈹雖然有優良的性能,但其粉末有劇毒;而氮化鋁陶瓷具有高熱導率、好的抗熱沖擊性、高溫下依然擁有良好的力學性能,被認為是很理想的基板材料。氮化鋁陶瓷擁有高硬度和高溫強度性能,可用作切割工具、砂輪和拉絲模以及制造工具材料、金屬陶瓷材料的原料。還具有優良的耐磨損性能,可用作耐磨損零件,但由于造價高,只能用于磨損嚴重的部位。將某些易氧化的金屬或非金屬表面包覆AlN涂層,可以提高其抗氧化、耐磨的性能;也可以用作防腐蝕涂層,如腐蝕性物質的處理器和容器的襯里等。
影響氮化鋁陶瓷熱導率的因素:致密度:根據氮化鋁的熱傳導性能,低致密度的樣品存在的大量氣孔,會影響聲子的散射,降低其平均自由程,進而降低氮化鋁陶瓷的熱導率。同時,低致密度的樣品其機械性能也可能達不到相關應用要求。因此,高致密度是氮化鋁陶瓷具有高熱導率的前提。顯微結構:氮化鋁陶瓷的顯微組織結構與其熱力學性能有著一一對應,顯微結構包括晶粒尺寸、形貌和晶界第二相的含量及分布等。實際的氮化鋁陶瓷為多相組成的多晶體,它主要由氮化鋁晶相、鋁酸鹽第二相(晶界相)以及氣孔等缺陷組成。除了對氮化鋁的晶格缺陷進行研究外,許多人還對氮化鋁的晶粒、晶界形貌、晶界相的組成、性質、含量、分布、以及它們與熱導率的關系進行了較廣研究,一般認為鋁酸鹽第二相的分布對熱導率的影響很為重要。氮化鋁具有高絕緣耐壓、熱膨脹系數、與硅匹配好等特性,不但用作結構陶瓷的燒結助劑或增強相。
薄膜法是通過真空鍍膜技術在AlN基板表面實現金屬化。通常采用的真空鍍膜技術有離子鍍、真空蒸鍍、濺射鍍膜等。但金屬和陶瓷是兩種物理化學性質完全不同的材料,直接在陶瓷基板表面進行金屬化得到的金屬化層的附著力不高,并且陶瓷基板與金屬的熱膨脹系數不匹配,在工作時會受到較大的熱應力。為了提高金屬化層的附著力和減小陶瓷與金屬的熱應力,陶瓷基板一般采用多層金屬結構。直接覆銅法(DBC)是一種基于陶瓷基板發展起來的陶瓷表面金屬化方法,基本原理是:在弱氧化環境中,與陶瓷表面連接的金屬銅表面會被氧化形成一層Cu[O]共晶液相,該液相對互相接觸的金屬銅和陶瓷基板表面都具有良好潤濕效果,并在界面處形成CuAlO2等化合物使金屬銅能夠牢固的敖接在陶瓷表面,實現陶瓷表面的金屬化。而AlN基板具有較強的共價鍵,金屬銅直接覆著在其表面的附著力不高,因此必須進行預處理來改善其與Cu的附著力。一般先對其表面進行氧化,生成一層薄Al2O3,通過該氧化層來實現與金屬銅的連接。氮化鋁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。衢州陶瓷氮化硼多少錢
結晶氮化鋁:無色斜方品系結晶工業品為淡黃色或深黃色結晶。超細氮化鋁多少錢
氮化鋁陶瓷基片制造并非易事:氮化鋁的很大特點是熱膨脹系數(CTE)與半導體硅(Si)相當,且熱導率高,理論上氮化鋁熱導率可達到320W/(m·K),但成本很高。由于制備氮化鋁陶瓷的重點原料氮化鋁粉體制備工藝復雜、能耗高、周期長、價格昂貴,國內的氮化鋁粉體很大程度上依賴進口。原料的批次穩定性、成本也成為國內氮化鋁陶瓷基片材料制造的瓶頸。氮化鋁基板生產呈地區集中狀態,美國、日本、德國等國家和地區是全球很主要的電子元件生產和研發中心,在氮化鋁陶瓷基片的研究已遠早于國內。日本已有較多企業研發和生產氮化鋁陶瓷基片,目前是全球很大的氮化鋁陶瓷基片生產國。超細氮化鋁多少錢