球形氮化硼

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，成为新一代大规模集成电路、半导体模块电路及大功率器件的理想散热和封装材料。成型工艺是陶瓷制备的关键技术，是提高产品性能和降低生产成本的重要环节之一。随着工业技术的高速发展，传统的成型方法已难以满足人们对陶瓷材料在性能和形状方面的要求。陶瓷的湿法成型近年来成为研究的重点，因为湿法成型具有工艺简单、生产效率高、成本低和可制备复杂形状制品等优点，易于工业化推广。湿法成型包括流延成型、注浆成型、注射成型和注凝成型等。氮化铝粉体的制备工艺主要有直接氮化法和碳热还原法。球形氮化硼

高导热氮化铝基片的烧结工艺重点包括烧结方式、烧结助剂的添加、烧结气氛的控制等。放电等离子烧结是20世纪90年代发展并成熟的一种烧结技术，它利用脉冲大电流直接施加于模具和样品上，产生体加热使被烧结样品快速升温；同时，脉冲电流引起颗粒间的放电效应，可净化颗粒表面，实现快速烧结，有效地抑制颗粒长大。使用SPS技术能够在较低温度下进行烧结，且升温速度快，烧结时间短。微波烧结是利用特殊频段的电磁波与介质的相互耦合产生介电损耗，使坯体整体加热的烧结方法。微波同时提高了粉末颗粒活性，加速物质的传递。微波烧结也是一种快速烧结法，同样可保证样品安全卫生无污染。虽然机理与放电等离子体烧结有所不同，但是两者都能实现整体加热，才能极大地缩短烧结周期，所得陶瓷晶体细小均匀。球形氮化硼氮化铝一般难以烧结致密，使用添加剂可以在较低温度产生液相，润湿晶粒，从而达到致密化。

由于氮化铝具有与铝、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度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，那么将氮化铝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。氮化铝陶瓷拥有高硬度和高温强度性能，可制作切割工具、砂轮、拉丝模以及制造工具材料、金属陶瓷材料的原料。

氮化铝陶瓷基片制造并非易事：氮化铝的很大特点是热膨胀系数（CTE）与半导体硅（Si）相当，且热导率高，理论上氮化铝热导率可达到320W/(m·K)，但成本很高。由于制备氮化铝陶瓷的重点原料氮化铝粉体制备工艺复杂、能耗高、周期长、价格昂贵，国内的氮化铝粉体很大程度上依赖进口。原料的批次稳定性、成本也成为国内氮化铝陶瓷基片材料制造的瓶颈。氮化铝基板生产呈地区集中状态，美国、日本、德国等国家和地区是全球很主要的电子元件生产和研发中心，在氮化铝陶瓷基片的研究已远早于国内。日本已有较多企业研发和生产氮化铝陶瓷基片，目前是全球很大的氮化铝陶瓷基片生产国。氮化铝应用于陶瓷及耐火材料，氮化铝可应用于结构陶瓷的烧结，制备出来的氮化铝陶瓷。

氮化铝陶瓷是以氮化铝(AIN)为主晶相的陶瓷。AIN晶体以〔AIN4〕四面体为结构单元共价键化合物，具有纤锌矿型结构，属六方晶系。化学组成 AI 65.81%，N 34.19%，比重3.261g/cm3，白色或灰白色，单晶无色透明，常压下的升华分解温度为2450℃。为一种高温耐热材料。热膨胀系数（4.0-6.0）X10-6/℃。多晶AIN热导率达260W/(m.k)，比氧化铝高5-8倍，所以耐热冲击好，能耐2200℃的极热。此外，氮化铝具有不受铝液和其它熔融金属及砷化镓侵蚀的特性，特别是对熔融铝液具有极好的耐侵蚀性。性能指标：各种电性能(介电常数、介质损耗、体电阻率、介电强度)优良；机械性能好，抗折强度高于Al2O3和BeO陶瓷，可以常压烧结；光传输特性好；无毒。影响氮化铝陶瓷热导率的主要因素有晶格的氧含量、致密度、显微结构、粉体纯度等。球形氮化硼

氮化铝室温下与水缓慢反应.可由铝粉在氨或氮气氛中800~1000℃合成，产物为白色到灰蓝色粉末。球形氮化硼

AlN陶瓷基片的成型：流延成型制备氮化铝陶瓷基片的主要工艺，将氮化铝粉料、烧结助剂、粘结剂、溶剂混合均匀制成浆料，通过流延制成坯片，采用组合模冲成标准片，然后用程控冲床冲成通孔，用丝网印刷印制金属图形，将每一个具有功能图形的生坯片叠加，层压成多层陶瓷生坯片，在氮气中约700℃排除粘结剂，然后在1800℃氮气中进行共烧，电镀后即形成多层氮化铝陶瓷。流延成型分为有机流延成型和水基流延成型两种。流延成型法在AlN陶瓷基片方面的应用具有极强的优势，如设备要求低，可连续生产、生产效率高、自动化程度高，其生产成本低廉，非常适合现代工业生产。注射成型：首先将AlN粉体与有机粘结剂按一定比例混合，经过造粒得到性能稳定的喂料，然后在注射成型机上成型素坯，再经过脱脂、烧结很终获得AlN陶瓷基片。球形氮化硼

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