台州陶瓷氮化铝粉体

氮化铝具有高热导率、良好的电绝缘性、低介电常数、无毒等性能，应用前景十分广阔，特别是随着大功率和超大规模集成电路的发展，集成电路和基片间散热的重要性也越来越明显。因此，基片必须要具有高的导热率和电阻率。为满足这一要求，国内外研究学者开发出了一系列高性能的陶瓷基片材料，其中主要包括：Al2O3、BeO、AlN、BN、Si3N4、SiC，其中氮化铝是综合性能很优良的新型先进陶瓷材料，被认为是新一代高集成度半导体基片和电子器件的理想封装材料。烧结过程是氮化铝陶瓷制备的一个重要阶段，直接影响陶瓷的显微结构如晶粒尺寸与分布、气孔率和晶界体积分数等。因此烧结技术成为制备高质量氮化铝陶瓷的关键技术。氮化铝陶瓷常用的烧结技术有无压烧结、热压烧结、放电等离子烧结、微波烧结等。直接氮化法的优点是工艺简单，成本较低，适合工业大规模生产。台州陶瓷氮化铝粉体

提高氮化铝陶瓷热导率的途径：选择合适的烧结工艺，热压烧结：热压烧结是指在机械压力和温度同时作用下，对粉料进行烧结获得致密块体的过程。热压烧结可以使加热烧结和加压成型同时进行。在高温下坯体持续受到压力作用，粉末原料处于热塑性状态，有利于物质的扩散和流动，并且外加压力抵消了形变阻力，促进了粉末颗粒之间的接触。热压烧结可以降低氮化铝陶瓷的烧结温度，而且不用烧结助剂也能使氮化铝烧结致密，且除氧能力强，但是缺点是设备昂贵，而且只能制备形状简单的样品。台州陶瓷氮化铝粉体氮化铝粉末纯度高，粒径小，活性大，是制造高导热氮化铝陶瓷基片的主要原料。

随着电子和光电行业蓬勃发展，电子产品的功能越发，同时体积也越来越小，使集成电路(IC)和电子系统在半导体工业上也朝向高集成密度以及高功能化的方向发展。目前，封装基板材料主要采用氧化铝陶瓷或高分子材料，但随着对电子零件的承载基板的要求越来越严格，它们的热导率并不能满足行业的需求，而AlN因具有良好的物理和化学性能逐步成了封装材料的首要选择。氮化铝陶瓷室温比较强度高，且不易受温度变化影响，同时热导率高（比氧化铝高5-8倍）且热膨胀系数低，所以耐热冲击好，能耐2200℃的极热，是一种优良的耐热冲材料及热交换材料，作为热交换材料，可望应用于燃气轮机的热交换器上。

颗粒形状的影响：相较于颗粒尺寸对氮化铝陶瓷的影响，颗粒的形貌对其的影响主要集中在粉体的流动性以及填充率的增加上。工业上一般认为氮化铝粉体呈球形为合理的选择。球形粉体比其他形状如棒状，双头六角形状流动性更好，且填充率也会相对高一些。特别是对于把氮化铝作为填料的工业领域，流动性差意味着难以均匀混合，势必会对产品的性能造成一定的负面影响。氮化铝粉体填充率越高，其热膨胀系数就越小，热导率越高。相较于其它形状来说，球形粉体制成的封装材料应力集中小、强度高。而且球形粉体摩擦系数小，对模具的磨损小，可延长模具的使用寿命，提高经济效益。结晶氮化铝主要用于情密铸造模壳的硬化剂，木材防腐剂，造纸施胶沉淀剂。

氮化铝具有与铝、钙等金属不润湿等特性，所以可以用其作坩埚、保护管、浇注模具等。将氮化铝陶瓷作为金属熔池可以用在浸入式热电偶保护管中，由于它不粘附熔融金属，在800~1000℃的熔池中可以连续使用大约3000个小时以上并且不会被侵蚀破坏。此外，由于氮化铝材料对熔盐砷化镓等材料性能稳定，那么将坩埚替代玻璃进行砷化镓半导体的合成，能够完全消除硅的污染而得到高纯度的砷化镓。耐热材料。AlN的介电损耗值较低，为了使之适合作为微波衰减材料，通常添加导电性和导热性都良好的金属或者陶瓷作为微波衰减剂制备成Al N 基的微波衰减陶瓷。目前研究中所涉及到的导电添加剂有碳纳米管、TiB2、TiC以及金属Mo、W、Cu等。氮化铝陶瓷室温比较强度高，且不易受温度变化影响，同时具有比较高的热导系数和比较低的热膨胀系数，是一种优良的耐热冲材料及热交换材料，作为热交换材料，可望应用于燃气轮机的热交换器上。氮化铝硬度高，超过传统氧化铝，是新型的耐磨陶瓷材料。台州陶瓷氮化铝粉体

氮化铝陶瓷片川于大功率半导体集成电路和大功率的厚模电路。台州陶瓷氮化铝粉体

提高氮化铝陶瓷热导率的途径：选择合适的烧结工艺，微波烧结：微波烧结是利用微波与介质的相互作用产生介电损耗使坯体整体加热的烧结方法。同时，微波可以使粉末颗粒活性提高，有利于物质的传递。微波烧结已成为一门新型的陶瓷烧结技术，它利用整体性自身加热，使材料加热的效率提高，升温速度加快，保温时间缩短，这有利于提高致密化速度并可以有效抑制晶粒生长，获得独特的性能和结构。放电等离子烧结：放电等离子烧结系统利用脉冲能、放电脉冲压力和焦耳热产生的瞬间高温场来实现烧结过程。SPS升温速度快、烧结时间短、能在较低温度下烧结，通过控制烧结组分与工艺能实现温度梯度场，可用于烧结梯度材料及大型工件等复杂材料。放电等离子烧结内每个颗粒均匀的自身发热使颗粒表现活化，因而具有很高的热导率，可在短时间内使烧结体致密化。台州陶瓷氮化铝粉体

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