氮化铝陶瓷是以氮化铝(AIN)为主晶相的陶瓷。AIN晶体以〔AIN4〕四面体为结构单元共价键化合物,具有纤锌矿型结构,属六方晶系。化学组成 AI 65.81%,N 34.19%,比重3.261g/cm3,白色或灰白色,单晶无色透明,常压下的升华分解温度为2450℃。为一种高温耐热材料。热膨胀系数(4.0-6.0)X10-6/℃。多晶AIN热导率达260W/(m.k),比氧化铝高5-8倍,所以耐热冲击好,能耐2200℃的极热。此外,氮化铝具有不受铝液和其它熔融金属及砷化镓侵蚀的特性,特别是对熔融铝液具有极好的耐侵蚀性。性能指标:各种电性能(介电常数、介质损耗、体电阻率、介电强度)优良;机械性能好,抗折强度高于Al2O3和BeO陶瓷,可以常压烧结;光传输特性好;无毒。氮化铝还是由六方氮化硼转变为立方氮化硼的催化剂。温州导热氮化硼
氮化铝陶瓷的流延成型:粘结剂和增塑剂,在流延浆料中加入粘结剂与增塑剂主要是为了提高薄片的强度和改善薄片的韧性及延展性。流延薄片在室温下自然干燥时,溶剂不断挥发,粘结剂则能自身固化成三维网络结构防止薄片中的颗粒沉降,并且赋予薄片一定的强度。增塑剂的引入保证了薄片的柔韧性,同时降低了粘结剂在室温和较低温度时的玻璃化转变温度。流延成型的工艺特点:优点:设备不太复杂,工艺稳定,可连续生产,效率高,自动化程度高,坯膜性能均一且易于控制, 适于制造各种超薄形陶瓷器件,氧化铝陶瓷基片等。缺点:坯体密度小,收缩性高。金华超细氮化硼商家结晶氮化铝用干羊毛的精制、染色。以及饮用水、含高氟水‘工业水的处理,含油污水净化。
致密度不高的材料热导率也不会高。为了获得高致密度的氮化铝陶瓷,一般采取的方法有:使用超细粉、改善烧结方式、引入烧结助剂等方法。因此,氮化铝粉体粒径的大小会直接影响到氮化铝陶瓷烧结的致密度。超细氮化铝粉体由于其高的比表面积,会在烧结的过程中增加烧结的推动力,加速烧结的过程。此外,粉体的尺寸变小也就意味着物质的扩散距离变短,高温下有利于液相物质的生成,极大地加强了流动传质作用。由于氮化铝自扩散系数小,烧结非常困难。只有使用纯度高的超细粉,才可以在烧结的过程中尽可能地减少气孔的出现,保持高致密度。因此,据中国粉体网编辑的了解,工业上一般要求超细氮化铝粉体的D50(即颗粒累积分布为50%的粒径)尺寸尽可能地保持在1~1.5μm左右且粒度均匀。
AlN陶瓷基片的成型:流延成型制备氮化铝陶瓷基片的主要工艺,将氮化铝粉料、烧结助剂、粘结剂、溶剂混合均匀制成浆料,通过流延制成坯片,采用组合模冲成标准片,然后用程控冲床冲成通孔,用丝网印刷印制金属图形,将每一个具有功能图形的生坯片叠加,层压成多层陶瓷生坯片,在氮气中约700℃排除粘结剂,然后在1800℃氮气中进行共烧,电镀后即形成多层氮化铝陶瓷。流延成型分为有机流延成型和水基流延成型两种。流延成型法在AlN陶瓷基片方面的应用具有极强的优势,如设备要求低,可连续生产、生产效率高、自动化程度高,其生产成本低廉,非常适合现代工业生产。注射成型:首先将AlN粉体与有机粘结剂按一定比例混合,经过造粒得到性能稳定的喂料,然后在注射成型机上成型素坯,再经过脱脂、烧结很终获得AlN陶瓷基片。氮化铝是一种很有前途的高功率集成电路基片和包装材料。
高导热氮化铝基片的烧结工艺重点包括烧结方式、烧结助剂的添加、烧结气氛的控制等。放电等离子烧结是20世纪90年代发展并成熟的一种烧结技术,它利用脉冲大电流直接施加于模具和样品上,产生体加热使被烧结样品快速升温;同时,脉冲电流引起颗粒间的放电效应,可净化颗粒表面,实现快速烧结,有效地抑制颗粒长大。使用SPS技术能够在较低温度下进行烧结,且升温速度快,烧结时间短。微波烧结是利用特殊频段的电磁波与介质的相互耦合产生介电损耗,使坯体整体加热的烧结方法。微波同时提高了粉末颗粒活性,加速物质的传递。微波烧结也是一种快速烧结法,同样可保证样品安全卫生无污染。虽然机理与放电等离子体烧结有所不同,但是两者都能实现整体加热,才能极大地缩短烧结周期,所得陶瓷晶体细小均匀。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。深圳纳米氮化硼厂家
氮化铝粉体的制备工艺:高温自蔓延合成法:高温自蔓延合成法是直接氮化法的衍生方法。温州导热氮化硼
氮化铝粉体的制备工艺:原位自反应合成法:原位自反应合成法的原理与直接氮化法的原理基本类同,以铝及其它金属形成的合金为原料,合金中其它金属先在高温下熔出,与氮气发生反应生成金属氮化物,继而金属Al取代氮化物的金属,生产AlN。其优点是工艺简单、原料丰富、反应温度低,合成粉体的氧杂质含量低。其缺点是金属杂质难以分离,导致其绝缘性能较低。等离子化学合成法:等离子化学合成法是使用直流电弧等离子发生器或高频等离子发生器,将Al粉输送到等离子火焰区内,在火焰高温区内,粉末立即融化挥发,与氮离子迅速化合而成为AlN粉体。其优点是团聚少、粒径小。其缺点是该方法为非定态反应,只能小批量处理,难于实现工业化生产,且其氧含量高、所需设备复杂和反应不完全。温州导热氮化硼