目前發(fā)現(xiàn)的適合作為燒結助劑的材料有Y2O3、CaO、Li2O、BaO、MgO、SrO2、La2O3、HfO2和CeO2等不與AlN發(fā)生反應的氧化物,以及一些稀土金屬與堿土金屬的氟化物和少量具有還原性的化合物(CaC2、YC2、TiO2、ZrO2、TiN等)。單獨采用某種單一的燒結助劑,在常壓下燒結通常需要高于1800℃的溫度,利用復合助劑,設計合理的助劑及配比,可以進一步有效降低燒結溫度,也是目前普遍采用的一種氮化鋁低溫燒結方法。氮化鋁陶瓷基板電子封裝領域的應用范圍越來越廣,目前也有一些國內企業(yè)在這個領域有所建樹,然而相對于早已接近紅海的海外市場,我國的氮化鋁陶瓷基板的發(fā)展仍處于起步階段,在高性能粉體及高導熱基板的制備生產上仍有一定的差距。深入了解材料的作用機理,從根源上“對癥下藥”,才能讓我國的陶瓷基板產業(yè)更上一個臺階。氮化鋁陶瓷基板作為一種新型陶瓷基板。東莞球形氮化鋁粉體廠家
氮化鋁陶瓷是一種高技術新型陶瓷。氮化鋁基板具有極高的熱導率,無毒、耐腐蝕、耐高溫,熱化學穩(wěn)定性好等特點,是大規(guī)模集成電路,半導體模塊電路和大功率器件的理想封裝材料、散熱材料、電路元件及互連線承載體。也是提高高分子材料熱導率和力學性能的很佳添加料,氮化鋁陶瓷還可用作熔煉有色金屬和半導體材料砷化鎵的坩堝、熱電偶的保護管、高溫絕緣件、微波介電材料、耐高溫、耐腐蝕結構陶瓷及透明氮化鋁微波陶瓷制品,用作高導熱陶瓷生產原料及樹脂填料等。氮化鋁是電絕緣體,介電性能良好。砷化鎵表面的氮化鋁涂層,能保護它在退火時免受離子的注入。氮化鋁可用作高導熱陶瓷生產原料、AlN陶瓷基片原料、樹脂填料等。東莞球形氮化鋁粉體廠家氮化鋁的熱導率主要由晶體缺陷和聲子自身對聲子散射控制。
目前,氮化鋁也存在一些問題。其一是粉體在潮濕的環(huán)境極易與水中羥基形成氫氧化鋁,在AlN粉體表面形成氧化鋁層,氧化鋁晶格溶入大量的氧,降低其熱導率,而且也改變其物化性能,給AlN粉體的應用帶來困難。抑制AlN粉末的水解處理主要是借助化學鍵或物理吸附作用在AlN顆粒表面涂覆一種物質,使之與水隔離,從而避免其水解反應的發(fā)生。目前抑制水解處理的方法主要有:表面化學改性和表面物理包覆。其二是氮化鋁的價格高居不下,每公斤上千元的價格也在一定程度上限制了它的應用。制備氮化鋁粉末一般都需要較高的溫度,從而導致生產制備過程中的能耗較高,同時存在安全風險,這也是一些高溫制備方法無法實現(xiàn)工業(yè)化生產的主要弊端。再者是生產制備過程中的雜質摻入或者有害產物的生成問題,例如碳化還原反應過量碳粉的去除問題,以及化學氣相沉積法的氯化氫副產物的去除問題,這都要求制備氮化鋁的過程中需對反應產物進行提純,這也導致了生產制備氮化鋁的成本居高不下。
氮化鋁粉體的制備工藝:原位自反應合成法:原位自反應合成法的原理與直接氮化法的原理基本類同,以鋁及其它金屬形成的合金為原料,合金中其它金屬先在高溫下熔出,與氮氣發(fā)生反應生成金屬氮化物,繼而金屬Al取代氮化物的金屬,生產AlN。其優(yōu)點是工藝簡單、原料豐富、反應溫度低,合成粉體的氧雜質含量低。其缺點是金屬雜質難以分離,導致其絕緣性能較低。等離子化學合成法:等離子化學合成法是使用直流電弧等離子發(fā)生器或高頻等離子發(fā)生器,將Al粉輸送到等離子火焰區(qū)內,在火焰高溫區(qū)內,粉末立即融化揮發(fā),與氮離子迅速化合而成為AlN粉體。其優(yōu)點是團聚少、粒徑小。其缺點是該方法為非定態(tài)反應,只能小批量處理,難于實現(xiàn)工業(yè)化生產,且其氧含量高、所需設備復雜和反應不完全。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(fā)展的關鍵因素。
結晶氮化鋁:無色斜方品系結晶工業(yè)品為淡黃色或深黃色結晶。密度2. 398}!cm3。加熱到lUU℃分解釋放出氯化氫。溶于水、無水乙醇、,微溶于鹽酸,其水溶液呈酸性。易潮解,在濕空氣中水解生成氯化氫白色煙霧。由煤,堿石粉經(jīng)沸騰焙燒,再經(jīng)粉碎后與ir}酸反應.經(jīng)澄清后,把清液濃縮,析出結晶,固液分離制得。主要用于情密鑄造模殼的硬化劑,木材防腐劑,造紙施膠沉淀劑,石汕1一業(yè)加氫裂化催化劑單體的原料。也用干羊毛的精制、染色。以及飲用水、含高氟水‘工業(yè)水的處理,含油污水凈化。氮化鋁陶瓷基板用量十分巨大。東莞球形氮化鋁粉體廠家
直至980℃,氮化鋁在氫氣及二氧化碳中仍相當穩(wěn)定。東莞球形氮化鋁粉體廠家
氮化鋁的應用:應用于發(fā)光材料,氮化鋁(AlN)的直接帶隙禁帶很大寬度為6.2eV,相對于間接帶隙半導體有著更高的光電轉換效率。AlN作為重要的藍光和紫外發(fā)光材料,應用于紫外/深紫外發(fā)光二極管、紫外激光二極管以及紫外探測器等。此外,AlN可以和III族氮化物如GaN和InN形成連續(xù)的固溶體,其三元或四元合金可以實現(xiàn)其帶隙從可見波段到深紫外波段的連續(xù)可調,使其成為重要的高性能發(fā)光材料??梢哉f,從性能的角度講,氮化鋁與氮化硅是目前很適合用作電子封裝基片的材料,但他們也有個共同的問題就是價格過高。東莞球形氮化鋁粉體廠家
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