苏州超细氮化铝厂家

氮化铝基板材料热膨胀系数（4.6×10-6/K）与SiC芯片热膨胀系数（4.5×10-6/K）相近，导热率系数大（170-230W/m▪K），绝缘性能优异，可以适应SiC的应用要求，是搭载SiC半导体的理想基板材料。以往，氮化铝基板主要通过如下工艺制备：在氮化铝粉末中混合煅烧助剂、粘合剂、增塑剂、分散介质、脱模机等添加剂，通过挤出成型在空气中或氮等非氧化性气氛中加热到350-700℃而将粘合剂去除后（脱脂），在1800-1900℃的氮等非氧化性气氛中保持0.5-10小时的（煅烧）。该法制备氮化铝基板的缺陷：通过上述工艺制备出来的氮化铝基板材料，其击穿电压在室温下显示为30-40kV/mm左右的高绝缘性，但在400℃的高温下则降低到10kV/mm左右。在高温下具备优异绝缘特性的氮化铝基板的制备方法。通过该法可制备出耐高温氮化铝基板材料具有如下特点：氮化铝晶粒平均大小为2-5μm；热导率为170W/m▪K以上；不含枝状晶界相；在400℃下的击穿电压为30kV/mm以上。凝胶流延成型和注凝成型，成为氮化铝陶瓷的主要生产方法，从而促进氮化铝陶瓷的推广与应用。苏州超细氮化铝厂家

高性能氮化铝陶瓷取决于氮化铝粉体的质量，到目前为止，制备氮化铝粉体有氧化铝粉碳热还原法、铝粉直接氮化法、化学气相沉积法、自蔓延高温合成法等多种方法，各种方法都有其自身的优缺点。综合来看，氧化铝粉碳热还原法和铝粉直接氮化法比较成熟，是目前制备高性能氮化铝粉的主流技术，已经用于工业化大规模生产。氮化铝粉体制备的技术发展趋势主要表现在两个方面：一是进一步提升氮化铝粉体的性能，使之能够制造出更高热导率的氮化铝陶瓷产品；二是进一步提升氮化铝粉体批次生产稳定性，增大批生产量，降低生产成本。我国目前的高性能氮化铝粉基本依赖进口，不但价格高昂，而且随时存在原材料断供的风险。因此，实现高性能氮化铝粉制造技术的国产化，已成为当务之急。苏州超细氮化铝厂家利用AIN陶瓷耐热耐熔体侵蚀和热震性，可制作Al蒸发皿、磁流体发电装置及高温透平机耐蚀部件。

生产方法：将氨和铝直接进行氮化反应，经粉碎、分级制得氮化铝粉末。或者将氧化铝和炭充分混合,在电炉中于1700℃还原制得氮化铝。将高纯度铝粉脱脂(用抽提或在氮气流中加热到150℃)后，放到镍盘中，将盘放在石英或瓷制反应管内，在提纯的氮气流中慢慢地进行加热。氮化反应在820℃左右时发出白光迅速地进行。此时，必须大量通氮以防止反应管内出现减压。这个激烈的反应完毕后，在氮气流中冷却。由于产物内包有金属铝,可将其粉碎，并在氮气流中于1100～1200℃温度下再加热1～2h，即得到灰白色氮化铝。另外，将铝在1200～1400℃下蒸发气化，使其与氮气反应即得到氮化铝的须状物(金属晶须)。此外,也有将AlCl3·NH3加成物进行热分解的制法。直接氮化法：将氮和铝直接进行氮化反应，经粉碎、分级制得。氮化铝产品质量受反应炉温、原料的预混合以及循环氮化铝粉末所占的混合比例、氮化铝比表面积等条件的影响。因此需严格控制工艺过程，得到稳定特性的氮化铝粉末(如比表面积、一次粒径、凝聚粒径、松密度和表面特性等)。

氮化铝的应用：压电装置应用：氮化铝具备高电阻率，高热导率(为Al2O3的8-10倍)，与硅相近的低膨胀系数，是高温和高功率的电子器件的理想材料。电子封装基片材料：常用的陶瓷基片材料有氧化铍、氧化铝、氮化铝等，其中氧化铝陶瓷基板的热导率低，热膨胀系数和硅不太匹配；氧化铍虽然有优良的性能，但其粉末有剧毒。在现有可作为基板材料使用的陶瓷材料中，氮化硅陶瓷抗弯强度很高，耐磨性好，是综合机械性能很好的陶瓷材料，同时其热膨胀系数很小。而氮化铝陶瓷具有高热导率、好的抗热冲击性、高温下依然拥有良好的力学性能。陶瓷注射成型粘结剂须具备以下条件：流动特性好，注射成型黏度适中，且黏度随温度不能波动太大。

氮化铝的热传导机理：热导率，也即导热系数，作为衡量物质导热能力的量度，是导热材料很重要的性质之一。AIN属于共价化合物，其分子内部没有可自由移动的电子，因此热量的传递是以晶格振动这种形式来实现的，这种方式叫“声子传热”。晶体内部温度高的部分能量大，温度低的部分能量小，能量通过声子之间互相作用，从高能量向低能量发生传递，能量的迁移导致热量的传导。可以看到，把晶格内部的原子看成小球，这些小球之间彼此由弹簧（共价键）连接起来，从而每个原子的振动都要牵动周围的原子，使振动以弹性波的形式在晶体中传播。这种晶格振动产生的能量量子，即“声子”，声子相互作用使振动传递，从而使能量迁移，传导热量。氮化铝的商品化程度并不高，这也是影响氮化铝陶瓷进一步发展的关键因素。苏州超细氮化铝厂家

氮化铝薄膜可制成高频压电元件、超大规模集成电路基片等。苏州超细氮化铝厂家

氮化铝陶瓷微观结构对热导率的影响：在实际应用中，常在AlN中加入各种烧结助剂来降低AlN陶瓷的烧结温度，与此同时在氮化铝晶格中也引入了第二相，致使热传导过程中声子发生散射导致热导率下降。添加烧结助剂引入的第二相会出现几种情况：从分布形式来看，可分为孤岛状和连续分布在晶界处；从分布位置来看，可分为分布在晶界三角处和晶界其他处。连续分布的晶粒可为声子提供了更直接的通道，直接接触AlN晶粒比孤立分布的AlN晶粒具有更高的热导率，所以第二相是连续分布的更好；分布于晶界三角处的AlN陶瓷在热传导过程中产生的干扰散射较少，而且能够使AlN晶粒间保持接触，故而第二相分布在晶界三角处更好。此外，晶界相若分布不均匀，会导致大量的气孔存在，阻碍声子的散射，导致AlN的热导率下降，晶界含量、晶界大小以及气孔率对热导率的表现也有一定的影响。因此，在AlN陶瓷的烧结过程中，可以通过改善烧结工艺的途径，如提高烧结温度、延长保温时间、热处理等，改善晶体内部缺陷，尽可能使第二相连续分布以及位于三叉晶界处，从而提高氮化铝陶瓷的热导率。苏州超细氮化铝厂家

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