氮化铝于1877年合成。至1980年代,因氮化铝是一种陶瓷绝缘体(聚晶体物料为 70-210 W‧m−1‧K−1,而单晶体更可高达 275 W‧m−1‧K−1 ),使氮化铝有较高的传热能力,至使氮化铝被大量应用于微电子学。与氧化铍不同的是氮化铝无毒。氮化铝用金属处理,能取代矾土及氧化铍用于大量电子仪器。氮化铝可通过氧化铝和碳的还原作用或直接氮化金属铝来制备。氮化铝是一种以共价键相连的物质,它有六角晶体结构,与硫化锌、纤维锌矿同形。此结构的空间组为P63mc。要以热压及焊接式才可制造出工业级的物料。物质在惰性的高温环境中非常稳定。在空气中,温度高于700℃时,物质表面会发生氧化作用。在室温下,物质表面仍能探测到5-10纳米厚的氧化物薄膜。直至1370℃,氧化物薄膜仍可保护物质。但当温度高于1370℃时,便会发生大量氧化作用。直至980℃,氮化铝在氢气及二氧化碳中仍相当稳定。矿物酸通过侵袭粒状物质的界限使它慢慢溶解,而强碱则通过侵袭粒状氮化铝使它溶解。物质在水中会慢慢水解。氮化铝可以抵抗大部分融解的盐的侵袭,包括氯化物及冰晶石〔即六氟铝酸钠〕。氮化铝,共价键化合物,化学式为AIN,是原子晶体,属类金刚石氮化物、六方晶系。杭州耐温氧化铝商家
氮化铝是一种综合性能优良的陶瓷材料,由于氮化铝是共价化合物,自扩散系数小,熔点高,导致其难以烧结,直到20世纪50年代,人们才成功制得氮化铝陶瓷,并作为耐火材料应用于纯铁、铝以及铝合金的熔炼。自20世纪70年代以来,随着研究的不断深入,氮化铝的制备工艺日趋成熟,其应用范围也不断扩大。尤其是进入21世纪以来,随着微电子技术的飞速发展,电子整机和电子元器件正朝微型化、轻型化、集成化,以及高可靠性和大功率输出等方向发展,越来越复杂的器件对基片和封装材料的散热提出了更高要求,进一步促进了氮化铝产业的蓬勃发展。杭州耐温氧化铝商家陶瓷注射成型技术在制备复杂小部件方面有着其不可比拟的独特优势。
陶瓷线路板的耐热循环性能是其可靠性关键参数之一。本文对陶瓷基板在反复周期性加热过程中发生的变形情况进行了研究。通过实验发现,陶瓷覆铜板在周期性加热过程中,存在类似金属材料在周期载荷作用下出现的棘轮效应和包辛格效应。结合ANSYS有限元计算结果,可以推断,陶瓷线路板的失效开裂与金属层的塑性变形或位错运动直接相关。另外,活性金属钎焊陶瓷基板的结构稳定性优于直接覆铜陶瓷基板。随着功率器件工作电压、电流的增加和芯片尺寸不断减小,芯片功率密度急剧增加,对芯片的散热封装的可靠性提出了更高挑战。传统柔性基板或金属基板已满足不了第三代半导体模块高功率、高散热的要求,陶瓷基板具有良好的导热性、耐热性、绝缘性、低热膨胀系数,是功率电子器件中关键基础材料。陶瓷基板由金属线路层和陶瓷层组成,由于陶瓷和金属之间存在较大的热膨胀差异,使用过程中产生的热应力会造成基板开裂失效,因此,对陶瓷基板耐热循环可靠性研究具有重要意义。
影响氮化铝陶瓷热导率的因素:致密度:根据氮化铝的热传导性能,低致密度的样品存在的大量气孔,会影响声子的散射,降低其平均自由程,进而降低氮化铝陶瓷的热导率。同时,低致密度的样品其机械性能也可能达不到相关应用要求。因此,高致密度是氮化铝陶瓷具有高热导率的前提。显微结构:氮化铝陶瓷的显微组织结构与其热力学性能有着一一对应,显微结构包括晶粒尺寸、形貌和晶界第二相的含量及分布等。实际的氮化铝陶瓷为多相组成的多晶体,它主要由氮化铝晶相、铝酸盐第二相(晶界相)以及气孔等缺陷组成。除了对氮化铝的晶格缺陷进行研究外,许多人还对氮化铝的晶粒、晶界形貌、晶界相的组成、性质、含量、分布、以及它们与热导率的关系进行了较广研究,一般认为铝酸盐第二相的分布对热导率的影响很为重要。高温自蔓延法和低温碳热还原合成工艺是很有发展前景的氮化铝粉末合成方法。
AlN陶瓷金属化的方法主要有:化学镀金属化法是在没有外电流通过的情况下,利用还原剂将溶液中的金属离子还原在呈催化活性的物体表面上,在物体表面形成金属镀层。化学镀法金属化的结合强度很大程度上依赖于基体表面的粗糙度,在一定范围内,基体表面的粗糙度越大,结合强度越高;另一方面,化学镀金属化法的附着性不佳,且金属图形的制备仍需图形化工艺实现。激光金属化法利用激光的热效应使AlN表面发生热分解,直接生成金属导电层。激光照射到AlN陶瓷表面后,陶瓷表面吸收激光的能量,表面温度上升。当AlN表面温度达到热分解温度时,AlN表面就会发生热分解,析出金属铝。具有成本低、效率高、设备维护简单等优点,在生产实践中得到了较广的应用。但是,激光金属化也同样面临着许多问题,如:金属化层表面生成团聚物并呈多孔性,金属化层的附着性差和金属厚度不均等。纯净的AlN陶瓷可以用作透明陶瓷制造电子光学器件装备的高温红外窗口和整流罩的耐热涂层。金华绝缘氮化铝粉体哪家好
氮化铝的应用:应用于衬底材料,AlN晶体是GaN、AlGaN以及AlN外延材料的理想衬底。杭州耐温氧化铝商家
直接覆铜陶瓷基板是基于氧化铝陶瓷基板的一种金属化技术,利用铜的含氧共晶液直接将铜敷接在陶瓷上,在铜与陶瓷之间存在很薄的过渡层。由于AlN陶瓷对铜几乎没有浸润性能,所以在敷接前必须要对其表面进行氧化处理。由于DBC基板的界面靠很薄的一层共晶层粘接,实际生产中很难控制界面层的状态,导致界面出现空洞。界面孔洞率不易控制,在承受大电流时,界面空洞周围会产生较大的热应力,导致陶瓷开裂失效,因此还有必要进行相关基础理论研究和工艺条件的优化。活性金属钎焊陶瓷基板是利用钎料中含有的少量活性元素,与陶瓷反应形成界面反应层,实现陶瓷金属化的一种方法。活性钎焊时,通过钎料的润湿性和界面反应可使陶瓷和金属形成致密的界面,但残余热应力大是陶瓷金属化中普遍存在的问题。杭州耐温氧化铝商家
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