影響氮化鋁陶瓷熱導率的因素:致密度:根據氮化鋁的熱傳導性能,低致密度的樣品存在的大量氣孔,會影響聲子的散射,降低其平均自由程,進而降低氮化鋁陶瓷的熱導率。同時,低致密度的樣品其機械性能也可能達不到相關應用要求。因此,高致密度是氮化鋁陶瓷具有高熱導率的前提。顯微結構:氮化鋁陶瓷的顯微組織結構與其熱力學性能有著一一對應,顯微結構包括晶粒尺寸、形貌和晶界第二相的含量及分布等。實際的氮化鋁陶瓷為多相組成的多晶體,它主要由氮化鋁晶相、鋁酸鹽第二相(晶界相)以及氣孔等缺陷組成。除了對氮化鋁的晶格缺陷進行研究外,許多人還對氮化鋁的晶粒、晶界形貌、晶界相的組成、性質、含量、分布、以及它們與熱導率的關系進行了較廣研究,一般認為鋁酸鹽第二相的分布對熱導率的影響很為重要。在空氣中,溫度高于700℃時,氮化鋁的物質表面會發生氧化作用。天津絕緣氧化鋁廠家直銷
氮化鋁(AlN)具有高導熱、絕緣、低膨脹、無磁等優異性能,是半導體、電真空等領域裝備的關鍵材料,特別是在航空航天、軌道交通、新能源汽車、高功率LED、5G通訊、電力傳輸、工業控制等領域功率器件中具有不可取代的作用。目前用于制備復雜形狀AlN陶瓷零部件的精密制備技術主要有模壓成型、注射成型、凝膠注模成型,它們均為有模制造技術。此外,陶瓷3D打印成型也可實現AlN陶瓷零部件的精密制造,但該方法用于氮化鋁陶瓷成型方面的研究較少,實際應用還有待于進一步的研究,故不在的討論范圍之內。天津絕緣氧化鋁廠家直銷氮化鋁是綜合機械性能很好的陶瓷材料,同時其熱膨脹系數很小。
氮化鋁的熱傳導機理:熱導率,也即導熱系數,作為衡量物質導熱能力的量度,是導熱材料很重要的性質之一。AIN屬于共價化合物,其分子內部沒有可自由移動的電子,因此熱量的傳遞是以晶格振動這種形式來實現的,這種方式叫“聲子傳熱”。晶體內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生傳遞,能量的遷移導致熱量的傳導。可以看到,把晶格內部的原子看成小球,這些小球之間彼此由彈簧(共價鍵)連接起來,從而每個原子的振動都要牽動周圍的原子,使振動以彈性波的形式在晶體中傳播。這種晶格振動產生的能量量子,即“聲子”,聲子相互作用使振動傳遞,從而使能量遷移,傳導熱量。
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,成為新一代大規模集成電路、半導體模塊電路及大功率器件的理想散熱和封裝材料。成型工藝是陶瓷制備的關鍵技術,是提高產品性能和降低生產成本的重要環節之一。隨著工業技術的高速發展,傳統的成型方法已難以滿足人們對陶瓷材料在性能和形狀方面的要求。陶瓷的濕法成型近年來成為研究的重點,因為濕法成型具有工藝簡單、生產效率高、成本低和可制備復雜形狀制品等優點,易于工業化推廣。濕法成型包括流延成型、注漿成型、注射成型和注凝成型等。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。
目前AlN基片較常用的燒結工藝一般有5種,即熱壓燒結、無壓燒結、放電等離子燒結(SPS)、微波燒結和自蔓延燒結。熱壓燒結是在加熱粉體的同時進行加壓,利用通電產生的焦耳熱和加壓造成的塑性變形來促進燒結過程的進行。相對于無壓燒結來說,熱壓燒結的燒結溫度要低得多,而且燒結體致密,氣孔率低,但其加熱、冷卻所需時間較長,且只能制備形狀不太復雜的樣品。熱壓燒結是目前制備高熱導率致密化AlN陶瓷的主要工藝。由于AlN具有很強的共價性,故其在常壓燒結時需要的燒結溫度很高。在常壓燒結條件下,添加了Y2O3的AlN粉能產生液相燒結的溫度為1600℃以上,且燒結溫度要受AlN粒度、添加劑種類及添加劑的含量等因素的影響。常壓燒結的燒結溫度一般為1600~2000℃,保溫時間為2h。氮化鋁可通過氧化鋁和碳的還原作用或直接氮化金屬鋁來制備。天津絕緣氧化鋁廠家直銷
由于鋁和氮的原子序數小,氮化鋁本身具有很高的熱導率。天津絕緣氧化鋁廠家直銷
氮化鋁(AlN)陶瓷作為一種新型的電子器件封裝基板材料,具有熱導率高、強度高、熱膨脹系數低、介電損耗小、耐高溫及化學腐蝕,絕緣性好,而且無毒環保等優良性能,是被國內外一致看好很具有發展前景的陶瓷材料之一。作為一種非常適合用于高功率、高引線和大尺寸芯片封裝基板材料,氮化鋁陶瓷基板的熱導率一直是行業內關注研究的難題,目前商用氮化鋁基板的熱導率距離其理論熱導率還有很大的差距,因此,在降低氮化鋁陶瓷燒結溫度的同時研制出更高熱導率的氮化鋁陶瓷基板,對于電子器件的快速發展有著重大意義。要想制備出熱導率更高的氮化鋁基板,就要從其導熱原理出發,探究究竟哪些因素影響了熱導率。天津絕緣氧化鋁廠家直銷
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