Почему вам нужны наши услуги, вы знаете, что получаете высококвалифицированных специалистов, обладающих знаниями и опытом, чтобы убедиться, что ваш проект выполнен должным образом и функционирует.
Сегодня, несомненно, наступает эра информационных технологий. Быстрое развитие микроэлектронной промышленности сделало керамику из нитрида алюминия мгновенным успехом в производстве сверхбольших интегральных схем. И они привлекают внимание как керамические подложки с высокой теплопроводностью и упаковочные материалы.
Теплопроводность AlN в настоящее время является наиболее широко используемой керамикой Al2O3 в семь раз, а низкая диэлектрическая проницаемость с оксидом алюминия конкурирует с превосходными электрическими свойствами, высокой прочностью, низкой плотностью и нетоксичностью. Но есть выгоды и потери, текущая подложка из нитрида алюминия сталкивается с более серьезной дилеммой, которая заключается в стоимости, в определенной степени влияющей на продвижение ее применения.
Так откуда же берутся эти расходы? Как уже упоминалось, AlN обладает выдающейся теплопроводностью, но из-за примесей и дефектов в керамике теплопроводность продукта далека от теоретического значения.
Поэтому, чтобы максимально приблизиться к теоретической теплопроводности и подчеркнуть преимущества самого AlN, производители должны быть осторожны при подготовке, чтобы избежать очевидных недостатков производительности. Каждый процесс совершенства, так что приходит высокая стоимость.
Приготовление порошка AlN
В качестве сырья для приготовления конечных керамических изделий чистота, размер частиц, содержание кислорода и другие примеси оказывают важное влияние на теплопроводность, процесс спекания и формования. И они являются краеугольным камнем отличных характеристик конечных продуктов.
Существует несколько методов синтеза порошков AlN:
① Метод прямого азотирования: в высокотемпературной атмосфере азота алюминиевый порошок напрямую химически соединяется с азотом для получения порошка нитрида алюминия, а температура реакции обычно находится в диапазоне 800 ℃ ~ 1200 ℃..
② Метод термического восстановления углеродом: смесь порошка Al2O3 и углеродного порошка при высокой температуре (1400 ℃ ~ 1800 ℃) в потоке реакции азотного восстановления газообразным азотом для получения порошка AlN.
③ Самораспространяющийся метод высокотемпературного синтеза: это прямое азотирование алюминиевого порошка с полным использованием характеристик прямого азотирования алюминиевого порошка в виде сильной экзотермической реакции, затем алюминиевый порошок в точке азота, использование высокая теплота химической реакции между алюминием и азотом для поддержания реакции самостоятельно, синтез AlN.
④ Метод химического осаждения из паровой фазы: использование летучих соединений алюминия и газообразной реакции азота или аммиака, осаждение из газовой фазы порошка нитрида алюминия. Согласно выбору источника алюминия, он делится на неорганический и органический метод химического осаждения из паровой фазы.
Метод | Преимущество | Недостаток |
Метод прямого азотирования | Сильная экзотермическая реакция, легкое самоспекание, простой процесс, подходящий для массового производства | Контролируется диффузией газ-твердое вещество, требует высокой температуры и длительного времени реакции, низкой стабильности качества и трудностей с синтезом высокочистых мелкозернистых продуктов. |
Метод термического восстановления углерода | Синтетический порошок с высокой чистотой, стабильной производительностью, мелким и однородным размером порошка, готовит высококачественный порошок. | Чувствительность к условиям процесса, высокая температура реакции, длительное время синтеза, необходимость вторичного обезуглероживания, высокая стоимость |
Метод химического осаждения из паровой фазы | Надежный процесс, легко реализовать непрерывность процесса, получить наноразмерный порошок высокой чистоты. | Низкая эффективность производства |
Метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза | Быстрая скорость реакции, короткое время синтеза, простой процесс, низкая стоимость, высокая эффективность производства и высокая активность получаемого порошка. | Процесс реакции трудно контролировать, что затрудняет приготовление высококачественного порошка. |
Метод крекинга органической соли | Непрерывное производство, высокая чистота готового порошка, ультрадисперсный | Высокая стоимость сырья |
Метод плазмохимического синтеза | Малый размер частиц, высокая активность и хорошие технологические характеристики готового порошка | Более низкая чистота, сложное оборудование |
Очевидно, что процесс, необходимый для получения высокой чистоты, мелкого размера частиц и узкого гранулометрического состава порошка AlN, является дорогостоящим, или процесс приготовления сложен, эффективность производства низкая, или оборудование требует высоких условий, и следствием этого ряда сложностью является высокая цена качественного порошка нитрида алюминия.
Формирование AlN
Существуют различные процессы формования порошка AlN, и применимы традиционные процессы формования, такие как формование, горячее прессование и изостатическое прессование. Среди них горячее прессование и изостатическое прессование подходят для изготовления высокопроизводительных объемных керамических материалов из нитрида алюминия, но высокая стоимость и низкая эффективность производства не могут удовлетворить растущий спрос на керамические подложки из нитрида алюминия в электронной промышленности. Чтобы решить эту проблему, в последнее время люди используют метод литья под давлением для получения нитрида алюминия.керамические подложки. Метод литья также стал основным процессом формования керамики из нитрида алюминия в электронной промышленности.
Кроме того, из-за сильной гидрофильности порошка AlN для уменьшения окисления следует максимально избегать контакта с водой в процессе формования, а это означает, что керамические заготовки из нитрида алюминия необходимо готовить с использованием органической суспензии. Но поскольку используемый органический растворитель обладает высокой летучестью, он окажет неблагоприятное воздействие на окружающую среду и организм человека. Или повысить стойкость поверхности порошка AlN к гидролизу, например, путем образования пленок покрытия на поверхности AlN с помощью гидрофобных и гидрофильных органических веществ или термообработкой в атмосфере определенного парциального давления кислорода с образованием плотного слоя оксида алюминия на поверхности. его поверхность и др.
Спекание AlN
Процесс спекания нитрида алюминия является относительно жестким, температура спекания или горячего прессования часто достигает 1800 ℃ или более, как для достижения плотного спекания, уменьшения содержания примесей и зернограничной фазы, так и для упрощения процесса, снижения затрат, в Процесс спекания керамики AlN необходимо сделать: Во-первых, выберите соответствующий процесс спекания и атмосферу. Во-вторых, выберите подходящие добавки для спекания.
1. Процесс спекания
Процесс спекания подложек AlN очень сложен из-за его малого коэффициента самодиффузии.
① Горячее спекание под давлением: спекание керамики под определенным давлением может одновременно выполнять спекание с подогревом и формование под давлением, что позволяет получить мелкое зерно, высокую относительную плотность и хорошие механические свойства керамики.
② Спекание без давления: процесс спекания прост, спекание керамики из нитрида алюминия при атмосферном давлении, общий диапазон температур 1600-2000 ℃. Соответствующее повышение температуры спекания и увеличение времени выдержки могут улучшить плотность керамики из нитрида алюминия, но прочность будет относительно низкой.
③ Микроволновое спекание: Микроволновое спекание также является методом быстрого спекания, использующим взаимодействие между микроволнами и средой для получения диэлектрических потерь и общего нагрева метода спекания заготовки.
④ Спекание в плазме разряда: включает плазменную активацию, горячее прессование, резистивный нагрев и другие технологии. Он имеет характеристики высокой скорости спекания и однородного размера зерна, но стоимость оборудования высока, а размер обрабатываемой заготовки ограничен.
⑤ Спекание с самораспространением: плотная керамика AlN изготавливается непосредственно в результате реакции высокотемпературного синтеза с самораспространением в азоте сверхвысокого давления. Однако трудно получить плотную керамику AlN из-за высокотемпературной реакции горения, при которой Al в сырье легко плавится и предотвращает проникновение азота в заготовку.
Среди пяти вышеупомянутых процессов спекания спекание горячим прессованием является основным процессом получения уплотненной керамики AlN с высокой теплопроводностью. Однако это более сложный процесс с высокими требованиями к оборудованию и низкой эффективностью производства, поэтому стоимость, естественно, возрастает.
2. Атмосфера спекания
В настоящее время существует три атмосферы спекания керамики AlN: нейтральная атмосфера, восстановительная атмосфера и слабо восстановительная атмосфера. В нейтральной атмосфере используется обычно используемый N2, в восстановительной атмосфере используется CO, а в слабой восстановительной атмосфере используется H2.
В восстановительной атмосфере время спекания и время выдержки керамики AlN не должны быть слишком большими, а температура спекания не должна быть слишком высокой, чтобы избежать восстановления AlN. В нейтральной атмосфере вышеуказанная ситуация не возникает, поэтому обычно выбирают спекание в азоте, чтобы получить более высокие характеристики керамики AlN.
3. Добавлены спекающие добавки
В процессе спекания керамической подложки из нитрида алюминия, за исключением того, что процесс и атмосфера влияют на характеристики продукта, выбор добавок для спекания также особенно важен.
Добавки для спекания AlN, как правило, представляют собой оксиды щелочных металлов и оксиды щелочноземельных металлов, добавки для спекания выполняют две основные функции: с одной стороны, образование фазы с низкой температурой плавления, спекание в жидкой фазе, снижение температуры спекания и содействие уплотнению заготовки. . С другой стороны, высокая теплопроводность является важной характеристикой подложек из AlN. Из-за наличия различных дефектов, таких как примеси кислорода, теплопроводность ниже теоретического значения, добавление спекающей добавки может реагировать с кислородом для завершения решетки и, таким образом, улучшения теплопроводности.
Вспомогательные вещества для спекания, используемые для спекания керамики AlN, в основном представляют собой Y.2O3、СаО、Yb2O3、 См2O3、Ли2O3、B2O3、КаФ2、ЮФ3、СаС2, и т.д. или их смеси. Выбор нескольких составных вспомогательных средств для спекания часто может обеспечить лучший эффект спекания, чем одиночные вспомогательные средства для спекания, добиться низкотемпературного спекания AlN, снизить потребление энергии и облегчить непрерывное производство. Для того, чтобы найти правильный низко-добавки для температурного спекания, производители часто должны вкладывать много времени и усилий в исследования и разработки, поэтому эта часть также будет отражена в цене подложки AlN.
Эта статья перепечатана с сайта 360powder.com.
Почему вам нужны наши услуги, вы знаете, что получаете высококвалифицированных специалистов, обладающих знаниями и опытом, чтобы убедиться, что ваш проект выполнен должным образом и функционирует.
если вы хотите получить бесплатную консультацию, пожалуйста, начните заполнять форму:
Получайте информацию о распродажах, новости и обновления на свой почтовый ящик.