氮化铝是共价键化合物,属于六方晶系,纤锌矿型的晶体结构,呈白色或灰白色。室温强度高,且强度随温度的升高下降较慢。氮化铝导热性好,热膨胀系数小,是良好的耐热冲击材料。具有优异的抗热震性。AlN的导热率是Al2O3的2~3倍,热压时强度比Al2O3还高。氮化铝对Al和其他熔融金属、砷化镓等具有良好的耐蚀性,尤其对熔融Al液具有极好的耐侵蚀性,还具有优良的电绝缘性和介电性质。但氮化铝的高温抗氧化性差,在大气中易吸潮、水解,和湿空气、水或含水液体接触产生热和氮并迅速分解。在2516℃分解,热硬度很高,即使在分解温度前也不软化变形。氮化铝和水在室温下也能缓慢地进行反应,而被水解。和干燥氧气在800℃以上进行反应。氮化铝不但机械性能好,抗折强度高于Al2O3和BeO陶瓷,硬度高,还耐高温耐腐蚀。舟山电绝缘氮化铝粉体供应商
氮化铝膜是指用气相沉积、液相沉积、表面转化或其它表面技术制备的氮化铝覆盖层 。氮化铝膜在微电子和光电子器件、衬底材料、绝缘层材料、封装材料上有着十分广阔的应用前景。由于它的声表面波速度高,具有压电性,可用作声表面波器件。此外,氮化铝还具有良好的耐磨损和耐腐蚀性能,可用作防护膜。氮化铝膜很早用化学气相沉积(CVI)制备,其沉积温度高达1000摄氏度以上。后来,通过采用等离子体增强化学气相沉积,或用物相沉积((PVD)方法,其沉积温度逐步降到500摄氏度以下、甚至可以在接近室温条件下沉积。大多数氮化铝膜为多晶,但已在蓝宝石基材上成功地外延生长制成单晶氮化铝膜。此外,也曾沉积出非晶氮化铝膜。绍兴绝缘氧化铝氮化铝粉体的制备工艺还有自蔓延合成法、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。
在AlN陶瓷的烧结工艺中,烧结气氛的选择也十分关键的。一般的AlN陶瓷烧结气氛有3种:还原型气氛、弱还原型气氛和中性气氛。还原性气氛一般为CO,弱还原性气氛一般为H2,中性气氛一般为N2。在还原气氛中,AlN陶瓷的烧结时间及保温时间不宜过长,烧结温度不宜过高,以免AlN被还原。在中性气氛中不会出现上述情况。所以一般选择在氮气中烧结,这样可以获得性能更好的AlN陶瓷。目前,国内氮化铝材料的研究制造水平相比国外还有不小差距,研究基本停留在各大科研院所高校、真正能够独自产业化生产的机构极少。未来需把精力投入到几种方法的综合利用或新型陶瓷烧结技术研发上,减小生产成本,使得AlN陶瓷产品的种类丰富,外形尺寸结构多样化、满足多种领域应用的需求。
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。氮化铝的电阻率较高,热膨胀系数低,硬度高,化学稳定性好但与一般绝缘体不同。
AlN陶瓷金属化的方法主要有:薄膜金属化(如Ti/Pd/Au)、厚膜金属化(低温金属化、高温金属化)、化学镀金属化(如Ni)、直接覆铜法(DBC)及激光金属化。薄膜金属化法采用溅射镀膜等真空镀膜法使膜材料和基板结合在一起,通常在多层结构基板中,基板内部金属和表层金属不尽相同,陶瓷基板相接触的薄膜金属应该具有反应性好、与基板结合力强的特性,表面金属层多选择电导率高、不易氧化的金属。由于是气相沉积,原则上任何金属都可以成膜,任何基板都可以金属化,而且沉积的金属层均匀,结合强度高。但薄膜金属化需要后续图形化工艺实现金属引线的图形制备,成本较高。在氮化铝一系列重要的性质中,很为明显的是高的热导率。绍兴绝缘氧化铝
提高氮化铝粉末的纯度,理想的氮化铝粉料应含适量的氧。舟山电绝缘氮化铝粉体供应商
热导率K在声子传热中的关系式为:K=1/3cvλ;上式c为陶瓷体本身的热容,v为声子的平均运动速度,λ为声子的平均自由程。材料本身的热容(c)接近常数,氮化铝的热容大是氮化铝的热导率高的原因之一,声子速度(v)与晶体密度和弹性力学性质有关,也可视为常数,所以,声子的传播距离(平均自由程),是影响很终宏观上氮化铝陶瓷的热导率表现的关键。所以我们通过氮化铝内部声子的热传导机理可知,要想热导率高,就要使声子的传播更远(自由程大),也即减少传播的阻力,这种阻力一般来自于声子扩散过程中的各种散射。烧结后的陶瓷内部通常会有各种晶体缺陷、杂质、气孔以及引入的第二相,这些因素的作用使声子发生散射,也就影响了很终的热导率。通过不断研究证实,在众多影响AlN陶瓷热导率因素中,AlN陶瓷的显微结构、氧杂质含量尤为突出。舟山电绝缘氮化铝粉体供应商
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