提高氮化鋁陶瓷熱導率的途徑:加入適當的燒結助劑,引入添加劑主要有兩方面的作用:促進氮化鋁陶瓷致密化。氮化鋁是共價化合物,具有熔點高、自擴散系數小的特點,一般難以燒結致密,使用添加劑可以在較低溫度產生液相,潤濕晶粒,從而達到致密化。凈化晶格。氮化鋁低氧有很強的親和力,晶格中經常固溶了氧,產生鋁空位,降低了聲子的平均自由程,熱導率也因此降低。合適的添加劑可以有效與晶格中氧反應生成第二相,凈化晶格,提高熱導率。大量的研究表明,稀土金屬氧化物和氟化物、堿土金屬氧化物和氟化物等均可以作為助燒劑提高氮化鋁的熱導率。但添加劑的量應適當,過多會增加雜質含量,從而影響熱導率;過少又起不到燒結助劑的作用。復合助劑比單一的添加劑能更有效的提高熱導率,同時還能降低燒結溫度。直接氮化法:直接氮化法就是在高溫的氮氣氣氛中,鋁粉直接與氮氣化合生成氮化鋁粉體。電絕緣氧化鋁哪家好
由于氮化鋁陶瓷基片的特殊技術要求,加上設備投資大、制造工藝復雜,氮化鋁陶瓷基片重點制造技術被日本等國家的幾個大公司掌控。氮化鋁陶瓷基片制備、燒結及后期加工等特殊要求較高,尤其是在產品領域對產品性能、穩定性等要求更高,再加上設備投資大、制造工藝復雜。目前,我國氮化鋁陶瓷基片生產企業缺乏重點技術,再加上我國大多數氮化鋁陶瓷基片生產企業規模較小,研發投入資金有限,技術人員較少且經驗不足,導致我國氮化鋁陶瓷基片整體技術水平較低,產品缺乏競爭力,主要集中在中低端產品。近幾年,中國氮化鋁基板生產企業數量增長趨勢很快,原有企業也積極擴大生產規模。氮化鋁產量不斷增長,增長速度有加快趨勢,但是國內氮化鋁產量仍然不足,不能滿足國內需求,還需要從國外大量進口。電絕緣氧化鋁哪家好氮化鋁具有六方纖鋅礦晶體結構,具有密度低、強度高、耐熱性好、導熱系數高、耐腐蝕等優點。
AlN自擴散系數小難以燒結,一般采用添加堿土金屬化合物及稀土鑭系化合物,通過液相燒結實現燒結致密化。燒結助劑能在燒結初期和中期明顯促進AlN陶瓷燒結,并且在燒結的后期從陶瓷材料中部分揮發,從而制備純度及致密化程度都較高的AlN陶瓷材料及制品。在此過程中,助燒劑的種類、添加方式、添加量等均會對AlN陶瓷材料及制品的結構與性能產生明顯程度的影響。選擇AlN陶瓷燒結助劑應遵循以下原則:能在較低的溫度下與AlN顆粒表面的氧化鋁發生共熔,產生液相,這樣才能降低燒結溫度;產生的液相對AlN顆粒有良好的浸潤性,才能有效起到燒結助劑作用;燒結助劑與氧化鋁有較強的結合能力,以除去雜質氧,凈化AlN晶界;液相的流動性好,在燒結后期AlN晶粒生長過程中向三角晶界流動,而不至于形成AlN晶粒間的熱阻層;燒結助劑很好不與AlN發生反應,否則既容易產生晶格缺陷,又難于形成多面體形態的AlN完整晶形。
提高氮化鋁陶瓷熱導率的途徑:選擇合適的燒結工藝,微波燒結:微波燒結是利用微波與介質的相互作用產生介電損耗使坯體整體加熱的燒結方法。同時,微波可以使粉末顆粒活性提高,有利于物質的傳遞。微波燒結已成為一門新型的陶瓷燒結技術,它利用整體性自身加熱,使材料加熱的效率提高,升溫速度加快,保溫時間縮短,這有利于提高致密化速度并可以有效抑制晶粒生長,獲得獨特的性能和結構。放電等離子燒結:放電等離子燒結系統利用脈沖能、放電脈沖壓力和焦耳熱產生的瞬間高溫場來實現燒結過程。SPS升溫速度快、燒結時間短、能在較低溫度下燒結,通過控制燒結組分與工藝能實現溫度梯度場,可用于燒結梯度材料及大型工件等復雜材料。放電等離子燒結內每個顆粒均勻的自身發熱使顆粒表現活化,因而具有很高的熱導率,可在短時間內使燒結體致密化。關于氮化鋁的導熱機理,國內外已做了大量的研究,并已形成了較為完善的理論體系。
氮化鋁陶瓷有哪些特性和應用呢:高導熱性和出色的電絕緣性使氮化鋁適用于各種極端環境。氮化鋁是一種高性能材料,特別適用于要求嚴苛的電氣應用。我們將較廣的技術理解與與客戶合作的承諾相結合,確保我們的材料解決方案滿足嚴格的規格,同時提供的性能。氮化鋁可以通過干壓和燒結或使用適當的燒結助劑通過熱壓生產,這些過程的結果是一種在包括氫氣和二氧化碳氣氛在內的一系列惰性環境中在高溫下穩定的材料。氮化鋁主要用于電子領域,特別是當散熱是一項重要功能時。氮化鋁的特性也使其特別適用于制造耐腐蝕產品。典型的氮化鋁特性包括:非常好的導熱性、熱膨脹系數與硅相似、良好的介電性能、良好的耐腐蝕性、在半導體加工環境中的穩定性。典型的氮化鋁應用包括:導熱片、電子基板、IC封裝、功率晶體管基極、微波器件封裝。氮化鋁材料有陶瓷型和薄膜型兩種。電絕緣氧化鋁哪家好
氮化鋁陶瓷具有優良的絕緣性、導熱性、耐高溫性、耐腐蝕性以及與硅的熱膨脹系數相匹配等優點。電絕緣氧化鋁哪家好
氮化鋁陶瓷微觀結構對熱導率的影響:在實際應用中,常在AlN中加入各種燒結助劑來降低AlN陶瓷的燒結溫度,與此同時在氮化鋁晶格中也引入了第二相,致使熱傳導過程中聲子發生散射導致熱導率下降。添加燒結助劑引入的第二相會出現幾種情況:從分布形式來看,可分為孤島狀和連續分布在晶界處;從分布位置來看,可分為分布在晶界三角處和晶界其他處。連續分布的晶粒可為聲子提供了更直接的通道,直接接觸AlN晶粒比孤立分布的AlN晶粒具有更高的熱導率,所以第二相是連續分布的更好;分布于晶界三角處的AlN陶瓷在熱傳導過程中產生的干擾散射較少,而且能夠使AlN晶粒間保持接觸,故而第二相分布在晶界三角處更好。此外,晶界相若分布不均勻,會導致大量的氣孔存在,阻礙聲子的散射,導致AlN的熱導率下降,晶界含量、晶界大小以及氣孔率對熱導率的表現也有一定的影響。因此,在AlN陶瓷的燒結過程中,可以通過改善燒結工藝的途徑,如提高燒結溫度、延長保溫時間、熱處理等,改善晶體內部缺陷,盡可能使第二相連續分布以及位于三叉晶界處,從而提高氮化鋁陶瓷的熱導率。電絕緣氧化鋁哪家好
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