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陶瓷线路板的耐热循环性能是其可靠性关键参数之一。本文对陶瓷基板在反复周期性加热过程中发生的变形情况进行了研究。通过实验发现,陶瓷覆铜板在周期性加热过程中,存在类似金属材料在周期载荷作用下出现的棘轮效应和包辛格效应。结合ANSYS有限元计算结果,可以推断,陶瓷线路板的失效开裂与金属层的塑性变形或位错运动直接相关。另外,活性金属钎焊陶瓷基板的结构稳定性优于直接覆铜陶瓷基板。随着功率器件工作电压、电流的增加和芯片尺寸不断减小,芯片功率密度急剧增加,对芯片的散热封装的可靠性提出了更高挑战。传统柔性基板或金属基板已满足不了第三代半导体模块高功率、高散热的要求,陶瓷基板具有良好的导热性、耐热性、绝缘性、低热膨胀系数,是功率电子器件中关键基础材料。陶瓷基板由金属线路层和陶瓷层组成,由于陶瓷和金属之间存在较大的热膨胀差异,使用过程中产生的热应力会造成基板开裂失效,因此,对陶瓷基板耐热循环可靠性研究具有重要意义。氮化铝陶瓷具有优良的绝缘性、导热性、耐高温性、耐腐蚀性以及与硅的热膨胀系数相匹配等优点。上海超细氮化铝粉体商家
氮化铝膜是指用气相沉积、液相沉积、表面转化或其它表面技术制备的氮化铝覆盖层 。氮化铝膜在微电子和光电子器件、衬底材料、绝缘层材料、封装材料上有着十分广阔的应用前景。由于它的声表面波速度高,具有压电性,可用作声表面波器件。此外,氮化铝还具有良好的耐磨损和耐腐蚀性能,可用作防护膜。氮化铝膜很早用化学气相沉积(CVI)制备,其沉积温度高达1000摄氏度以上。后来,通过采用等离子体增强化学气相沉积,或用物相沉积((PVD)方法,其沉积温度逐步降到500摄氏度以下、甚至可以在接近室温条件下沉积。大多数氮化铝膜为多晶,但已在蓝宝石基材上成功地外延生长制成单晶氮化铝膜。此外,也曾沉积出非晶氮化铝膜。温州多孔氮化硼品牌利用氮化铝陶瓷能耐铁、铝等金属和合金的溶蚀性能,可用作Al、Cu等金属熔炼的坩埚和浇铸模具材料。
氮化铝陶瓷基板作为一种新型陶瓷基板,具有导热效率高、力学性能好、耐腐蚀、电性能优、可焊接等特点,是理想的大规模集成电路散热基板和封装材料。作为DPC、DBC、AMB等陶瓷覆铜板的陶瓷基板之一,氮化铝陶瓷基板用量十分巨大。因制备难度较大,目前国内氮化铝陶瓷基板仍以进口为主。氮化铝具有六方纤锌矿晶体结构,具有密度低、强度高、耐热性好、导热系数高、耐腐蚀等优点。由于铝和氮的原子序数小,氮化铝本身具有很高的热导率,其理论热导率可达319W/m·K。然而,在实际产品中,氮化铝的晶体结构不能完全均均匀分布,并且存在许多杂质和缺陷,使得其热导率低至170-230W/m·K。
氮化铝是共价键化合物,属于六方晶系,纤锌矿型的晶体结构,呈白色或灰白色。室温强度高,且强度随温度的升高下降较慢。氮化铝导热性好,热膨胀系数小,是良好的耐热冲击材料。具有优异的抗热震性。AlN的导热率是Al2O3的2~3倍,热压时强度比Al2O3还高。氮化铝对Al和其他熔融金属、砷化镓等具有良好的耐蚀性,尤其对熔融Al液具有极好的耐侵蚀性,还具有优良的电绝缘性和介电性质。但氮化铝的高温抗氧化性差,在大气中易吸潮、水解,和湿空气、水或含水液体接触产生热和氮并迅速分解。在2516℃分解,热硬度很高,即使在分解温度前也不软化变形。氮化铝和水在室温下也能缓慢地进行反应,而被水解。和干燥氧气在800℃以上进行反应。高致密度是氮化铝陶瓷具有高热导率的前提。
氮化铝在陶瓷在常温和高温下都具有良好的耐蚀性、稳定性,在2450℃下才会发生分解,可以用作高温耐火材料,如坩埚、浇铸模具。氮化铝陶瓷能够不被铜、铝、银等物质润湿以及耐铝、铁、铝合金的溶蚀,可以成为良好的容器和高温保护层,如热电偶保护管和烧结器具;也可以抵御高温腐蚀性气体的侵蚀,用于制备氮化铝陶瓷静电卡盘这种重要的半导体制造装备的零部件。由于氮化铝对砷化镓等熔盐表现稳定,用氮化铝坩埚代替玻璃来合成砷化镓半导体,可以消除来自玻璃中硅的污染,获得高纯度的砷化镓半导体。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。金华微米氮化铝粉体价格
氮化铝材料有陶瓷型和薄膜型两种。上海超细氮化铝粉体商家
在AlN陶瓷的烧结工艺中,烧结气氛的选择也十分关键的。一般的AlN陶瓷烧结气氛有3种:还原型气氛、弱还原型气氛和中性气氛。还原性气氛一般为CO,弱还原性气氛一般为H2,中性气氛一般为N2。在还原气氛中,AlN陶瓷的烧结时间及保温时间不宜过长,烧结温度不宜过高,以免AlN被还原。在中性气氛中不会出现上述情况。所以一般选择在氮气中烧结,这样可以获得性能更好的AlN陶瓷。目前,国内氮化铝材料的研究制造水平相比国外还有不小差距,研究基本停留在各大科研院所高校、真正能够独自产业化生产的机构极少。未来需把精力投入到几种方法的综合利用或新型陶瓷烧结技术研发上,减小生产成本,使得AlN陶瓷产品的种类丰富,外形尺寸结构多样化、满足多种领域应用的需求。上海超细氮化铝粉体商家
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