氮化鋁的熱傳導(dǎo)機(jī)理：熱導(dǎo)率，也即導(dǎo)熱系數(shù)，作為衡量物質(zhì)導(dǎo)熱能力的量度，是導(dǎo)熱材料很重要的性質(zhì)之一。AIN屬于共價(jià)化合物，其分子內(nèi)部沒有可自由移動(dòng)的電子，因此熱量的傳遞是以晶格振動(dòng)這種形式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種方式叫“聲子傳熱”。晶體內(nèi)部溫度高的部分能量大，溫度低的部分能量小，能量通過聲子之間互相作用，從高能量向低能量發(fā)生傳遞，能量的遷移導(dǎo)致熱量的傳導(dǎo)。可以看到，把晶格內(nèi)部的原子看成小球，這些小球之間彼此由彈簧（共價(jià)鍵）連接起來(lái)，從而每個(gè)原子的振動(dòng)都要牽動(dòng)周圍的原子，使振動(dòng)以彈性波的形式在晶體中傳播。這種晶格振動(dòng)產(chǎn)生的能量量子，即“聲子”，聲子相互作用使振動(dòng)傳遞，從而使能量遷移，傳導(dǎo)熱量。氮化鋁很高可穩(wěn)定到2200℃，室溫強(qiáng)度高，且強(qiáng)度隨溫度的升高下降較慢。嘉興多孔氮化硼廠家

氮化鋁粉體的合成方法：直接氮化法：在高溫氮?dú)夥諊校X粉直接與氮?dú)饣仙a(chǎn)氮化鋁粉末，反應(yīng)溫度一般在800℃~1200℃。反應(yīng)式為：2Al＋Ｎ2→2AlN。該方法的缺點(diǎn)很明顯，在反應(yīng)初期，鋁粉顆粒表面會(huì)逐漸生成氮化物膜，使氮?dú)怆y以進(jìn)一步滲透，阻礙氮?dú)夥磻?yīng)，致使產(chǎn)率較低；又由于鋁和氮?dú)庵g的反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，速度很快，造成AlN粉體自燒結(jié)，形成團(tuán)聚，使得粉體顆粒粗化。碳熱還原法：將氧化鋁粉末和碳粉的混合粉末在高溫下（1400℃~1800℃）的流動(dòng)氮?dú)庵邪l(fā)生還原氮化反應(yīng)生成AlN粉末。其反應(yīng)式為：Al2O3＋3Ｃ＋Ｎ2→２AlN＋3CO。該方法的主要難點(diǎn)在于，對(duì)氧化鋁和碳的原料要求比較高，原料難以混合均勻，氮化溫度較高，合成時(shí)間較長(zhǎng)，而且還需對(duì)過量的碳進(jìn)行除碳處理，工藝復(fù)雜，制備成本較高。嘉興多孔氮化硼廠家隨著近年來(lái)全球范圍內(nèi)電子陶瓷產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的不斷擴(kuò)大，CIM 技術(shù)誘人的應(yīng)用前景更值得期待。

脫脂體中的殘留碳被除去，以得到具有理想煅燒體組織和熱導(dǎo)率的氮化鋁煅燒體。如果爐內(nèi)壓力超過150Pa，則不能充分地除去碳，如果溫度超過1500℃進(jìn)行加熱，氮化鋁晶粒將會(huì)有致密化的趨勢(shì)，碳的擴(kuò)散路徑將會(huì)被閉合，因此不能充分的除去碳。此處，如果在爐內(nèi)壓力0.4MPa以上的加壓氣氛下進(jìn)行煅燒，則液相化的煅燒助劑不易揮發(fā)，能有效的預(yù)制氮化鋁晶粒的空隙產(chǎn)生，能有效的提高氮化鋁基板的絕緣特性；如果煅燒溫度不足1700℃，則由于氮化鋁的晶粒的粒子生長(zhǎng)不充分而無(wú)法得到致密的的煅燒體組織，導(dǎo)致基板的導(dǎo)熱率下降，；另一方面，如果煅燒溫度超過1900℃，則氮化鋁晶粒過度長(zhǎng)大，導(dǎo)致氧化鋁晶粒間的空隙增大，從而導(dǎo)致氮化鋁基板的絕緣性下降。一般而言，氮化鋁晶粒的平均粒徑在2μm到5μm之間可以有較好的熱導(dǎo)率及機(jī)械強(qiáng)度。晶粒過小，致密度下降，則導(dǎo)熱率下降；晶粒過大，則氮化鋁晶粒間隙增大，從而存在絕緣性、機(jī)械強(qiáng)度下降的情況。此處，非氧化性氣氛是指不含氧等氧化性氣體的惰性氣氛，還原氣氛等。

AlN陶瓷基片的成型：流延成型制備氮化鋁陶瓷基片的主要工藝，將氮化鋁粉料、燒結(jié)助劑、粘結(jié)劑、溶劑混合均勻制成漿料，通過流延制成坯片，采用組合模沖成標(biāo)準(zhǔn)片，然后用程控沖床沖成通孔，用絲網(wǎng)印刷印制金屬圖形，將每一個(gè)具有功能圖形的生坯片疊加，層壓成多層陶瓷生坯片，在氮?dú)庵屑s700℃排除粘結(jié)劑，然后在1800℃氮?dú)庵羞M(jìn)行共燒，電鍍后即形成多層氮化鋁陶瓷。流延成型分為有機(jī)流延成型和水基流延成型兩種。流延成型法在AlN陶瓷基片方面的應(yīng)用具有極強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，如設(shè)備要求低，可連續(xù)生產(chǎn)、生產(chǎn)效率高、自動(dòng)化程度高，其生產(chǎn)成本低廉，非常適合現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)。注射成型：首先將AlN粉體與有機(jī)粘結(jié)劑按一定比例混合，經(jīng)過造粒得到性能穩(wěn)定的喂料，然后在注射成型機(jī)上成型素坯，再經(jīng)過脫脂、燒結(jié)很終獲得AlN陶瓷基片。粘結(jié)劑是氮化鋁陶瓷粉末的載體，決定了喂料注射成形的流變性能和注射性能。

提高氮化鋁陶瓷熱導(dǎo)率的途徑：選擇合適的燒結(jié)工藝，熱壓燒結(jié)：熱壓燒結(jié)是指在機(jī)械壓力和溫度同時(shí)作用下，對(duì)粉料進(jìn)行燒結(jié)獲得致密塊體的過程。熱壓燒結(jié)可以使加熱燒結(jié)和加壓成型同時(shí)進(jìn)行。在高溫下坯體持續(xù)受到壓力作用，粉末原料處于熱塑性狀態(tài)，有利于物質(zhì)的擴(kuò)散和流動(dòng)，并且外加壓力抵消了形變阻力，促進(jìn)了粉末顆粒之間的接觸。熱壓燒結(jié)可以降低氮化鋁陶瓷的燒結(jié)溫度，而且不用燒結(jié)助劑也能使氮化鋁燒結(jié)致密，且除氧能力強(qiáng)，但是缺點(diǎn)是設(shè)備昂貴，而且只能制備形狀簡(jiǎn)單的樣品。氮化鋁粉末純度高，粒徑小，活性大，是制造高導(dǎo)熱氮化鋁陶瓷基片的主要原料。嘉興多孔氮化硼廠家

氮化鋁是一種以共價(jià)鍵相連的物質(zhì)，它有六角晶體結(jié)構(gòu)，與硫化鋅、纖維鋅礦同形。嘉興多孔氮化硼廠家

AlN陶瓷基片的燒結(jié)工藝：燒結(jié)助劑及其添加方式，燒結(jié)助劑主要有兩方面的作用：一方面形成低熔點(diǎn)物相，實(shí)現(xiàn)液相燒結(jié)，降低燒結(jié)溫度，促進(jìn)坯體致密化；另一方面，高熱導(dǎo)率是AlN基板的重要性能，而實(shí)際AlN基板中由于存在氧雜質(zhì)等各種缺陷，熱導(dǎo)率低于其理論值，加入燒結(jié)助劑可以與氧反應(yīng)，使晶格完整化，進(jìn)而提高熱導(dǎo)率。常用的燒結(jié)助劑主要是以堿土金屬和稀土元素的化合物為主，單元燒結(jié)助劑燒結(jié)能力往往很有限，通常要配合1800℃以上燒結(jié)溫度、較長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間及較多含量的燒結(jié)助劑等條件。燒結(jié)過程中如果只采用一種燒結(jié)助劑，所需要的燒結(jié)溫度難以降低，生產(chǎn)成本較高。二元或多元燒結(jié)助劑各成分間相互促進(jìn)，往往會(huì)得到更加明顯的燒結(jié)效果。目前，助燒劑引入的方式一般有2種，一種是直接添加，另一種是以可溶性硝酸鹽形式制成前驅(qū)體原位生成燒結(jié)助劑。后者所生成的燒結(jié)助劑組元分布更為均勻，顆粒更為細(xì)小，比表面能更大。嘉興多孔氮化硼廠家

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