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。高致密度是氮化铝陶瓷具有高热导率的前提。绝缘氧化铝供应商
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。深圳电绝缘氮化铝粉体销售公司直接氮化法的优点是工艺简单,成本较低,适合工业大规模生产。
氮化铝陶瓷的制备技术:模压成型是应用很较广的成型工艺。其工艺原理是将经过喷雾造粒后流动性好的造粒料填充到金属模腔内,通过压头施加压力,压头在模腔内产生移动,模腔内粉体在压头作用力下产生颗粒重排,颗粒间空隙内气体排出,形成具有一定强度和形状的陶瓷素坯。通常压制的初始阶段致密化速率很高,初始阶段的压力通过颗粒间的接触,使包覆有粘结剂的颗粒滑动和重排,当进一步施压时,颗粒变形增加相互间的接触面,减少颗粒间的气孔,气体在加压过程中通过颗粒间迁移,很终通过模具间隙排出。
氮化铝陶瓷的制备技术:压制成形的三个阶段:一阶段,主要是颗粒的滑动和重排,无论是一般的粉体或者造粒后的粉体,其填充于模具中的很初结构中都含有和颗粒尺寸接近或稍小的空隙。第二阶段,颗粒接触点部位发生变形和破裂,当压力超过颗粒料的表观屈服应力时,颗粒发生变形使得颗粒间空隙减小,随着颗粒的变形,坯体体积很大空隙尺寸减少,塑性低的致密粒料对应的屈服应力大,达到相同致密度所需要更高的压力。第三阶段,坯体进一步密实与弹性压缩,这一阶段起始于高压力阶段,但密度提高幅度较小,此阶段发生一定程度的弹性压缩,这种弹性压缩过大,则在脱模后会造成应力开裂与分层。模压成型的优点是成型坯体尺寸准确、操作简单、模压坯体中粘结剂含量较少、干燥和烧成收缩较小,特别适用于制备形状简单、长径比小的制品。但是,这种传统的成型方法效率低,且制得的AlN陶瓷零部件的尺寸精度取决于所用模具的精度,而高精度模具的制备成本较高。氮化铝室温下与水缓慢反应.可由铝粉在氨或氮气氛中800~1000℃合成,产物为白色到灰蓝色粉末。
目前发现的适合作为烧结助剂的材料有Y2O3、CaO、Li2O、BaO、MgO、SrO2、La2O3、HfO2和CeO2等不与AlN发生反应的氧化物,以及一些稀土金属与碱土金属的氟化物和少量具有还原性的化合物(CaC2、YC2、TiO2、ZrO2、TiN等)。单独采用某种单一的烧结助剂,在常压下烧结通常需要高于1800℃的温度,利用复合助剂,设计合理的助剂及配比,可以进一步有效降低烧结温度,也是目前普遍采用的一种氮化铝低温烧结方法。氮化铝陶瓷基板电子封装领域的应用范围越来越广,目前也有一些国内企业在这个领域有所建树,然而相对于早已接近红海的海外市场,我国的氮化铝陶瓷基板的发展仍处于起步阶段,在高性能粉体及高导热基板的制备生产上仍有一定的差距。深入了解材料的作用机理,从根源上“对症下药”,才能让我国的陶瓷基板产业更上一个台阶。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。丽水片状氮化铝销售公司
结晶氮化铝主要用于情密铸造模壳的硬化剂,木材防腐剂,造纸施胶沉淀剂。绝缘氧化铝供应商
薄膜法是通过真空镀膜技术在AlN基板表面实现金属化。通常采用的真空镀膜技术有离子镀、真空蒸镀、溅射镀膜等。但金属和陶瓷是两种物理化学性质完全不同的材料,直接在陶瓷基板表面进行金属化得到的金属化层的附着力不高,并且陶瓷基板与金属的热膨胀系数不匹配,在工作时会受到较大的热应力。为了提高金属化层的附着力和减小陶瓷与金属的热应力,陶瓷基板一般采用多层金属结构。直接覆铜法(DBC)是一种基于陶瓷基板发展起来的陶瓷表面金属化方法,基本原理是:在弱氧化环境中,与陶瓷表面连接的金属铜表面会被氧化形成一层Cu[O]共晶液相,该液相对互相接触的金属铜和陶瓷基板表面都具有良好润湿效果,并在界面处形成CuAlO2等化合物使金属铜能够牢固的敖接在陶瓷表面,实现陶瓷表面的金属化。而AlN基板具有较强的共价键,金属铜直接覆着在其表面的附着力不高,因此必须进行预处理来改善其与Cu的附着力。一般先对其表面进行氧化,生成一层薄Al2O3,通过该氧化层来实现与金属铜的连接。绝缘氧化铝供应商
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