氮化铝(AlN)是一种六方纤锌矿结构的共价键化合物,晶格参数为a=3.114,c=4.986。纯氮化铝呈蓝白色,通常为灰色或灰白色,是典型的III-Ⅴ族宽禁带半导体材料。氮化铝(AlN)具有度、高体积电阻率、高绝缘耐压、热膨胀系数、与硅匹配好等特性,不但用作结构陶瓷的烧结助剂或增强相,尤其是在近年来大火的陶瓷电子基板和封装材料领域,其性能远超氧化铝。与其它几种陶瓷材料相比较,氮化铝陶瓷综合性能优良,非常适用于半导体基片和结构封装材料,在电子工业中的应用潜力非常巨大。理论上AlN热导率可达320W·m-1·K-1,但由于AlN中的杂质和缺陷造成实际产品的热导率还不到200W·m-1·K-1。这主要是由于晶体内的结构基元都不可能有完全严格的均匀分布,总是存在稀疏稠密的不同区域,所以载流声子在传播过程中,总会受到干扰和散射。由于氮化铝的声表面波速度高,具有压电性,可用作声表面波器件。丽水导热氮化硼销售公司
氮化铝化铝陶瓷是以氮化铝(AlN)为主晶相的陶瓷,氮化铝晶体以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Al(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°C,为一种高温耐热材料。热膨胀系数(4.0-6.0)*10-6/℃。多晶氮化铝热导率达260W/(m.k),比氧化铝高5-8倍,所以耐热冲击好,能耐2200℃的高温。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。氮化铝陶瓷有很多优良特性,但是其难加工属性限制了氮化铝陶瓷的发挥。氮化铝陶瓷用普通CNC不能很好的加工,主要是因为氮化铝陶瓷材料较硬,普通CNC不适合加工硬度过高的材料,并且机床内部的精密零件也容易受到陶瓷粉末的侵蚀,加工氮化铝陶瓷可以用鑫腾辉陶瓷CNC,刚性强,防护等级高,专门加工氮化铝陶瓷等特种陶瓷材料。衢州微米氮化铝哪家好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。
AlN属于共价化合物,自扩散系数小,烧结致密化非常困难,通常需要使用稀土金属氧化物和碱土金属氧化物作为烧结助剂来促进烧结,但仍需要1800℃以上的烧结温度。近几年,出于减少能耗、降低成本以及实现AlN与金属浆料的共同烧结等因素考虑,人们开始注意AlN低温烧结技术的研究。所谓低温烧结是个相对概念,指的是将AlN的烧结温度降低到1600℃至1700℃之间实现致密度高的烧结。一般认为,AlN表层的氧是在高温下才开始向其晶格内部扩散。因此,低温烧结另外一个潜在的有利影响是可以延缓高温烧结时表层氧向AlN晶格内部扩散,增进后续热处理过程中的排氧效果,有利于制备出高热导率的陶瓷材料。低温烧结的关键技术是选择有效的烧结助剂。
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。利用AlN陶瓷耐热耐侵蚀性,可用于制作坩埚、Al蒸发皿等高温耐蚀部件。
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〕。氮化铝的商品化程度并不高,这也是影响氮化铝陶瓷进一步发展的关键因素。台州单晶氮化铝粉体
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提高氮化铝陶瓷热导率的途径:选择合适的烧结工艺,热压烧结:热压烧结是指在机械压力和温度同时作用下,对粉料进行烧结获得致密块体的过程。热压烧结可以使加热烧结和加压成型同时进行。在高温下坯体持续受到压力作用,粉末原料处于热塑性状态,有利于物质的扩散和流动,并且外加压力抵消了形变阻力,促进了粉末颗粒之间的接触。热压烧结可以降低氮化铝陶瓷的烧结温度,而且不用烧结助剂也能使氮化铝烧结致密,且除氧能力强,但是缺点是设备昂贵,而且只能制备形状简单的样品。丽水导热氮化硼销售公司