氮化铝于1877年合成。至1980年代,因氮化铝是一种陶瓷绝缘体(聚晶体物料为 70-210 W‧m−1‧K−1,而单晶体更可高达 275 W‧m−1‧K−1 ),使氮化铝有较高的传热能力,至使氮化铝被大量应用于微电子学。与氧化铍不同的是氮化铝无毒。氮化铝用金属处理,能取代矾土及氧化铍用于大量电子仪器。氮化铝可通过氧化铝和碳的还原作用或直接氮化金属铝来制备。氮化铝是一种以共价键相连的物质,它有六角晶体结构,与硫化锌、纤维锌矿同形。此结构的空间组为P63mc。要以热压及焊接式才可制造出工业级的物料。物质在惰性的高温环境中非常稳定。在空气中,温度高于700℃时,物质表面会发生氧化作用。在室温下,物质表面仍能探测到5-10纳米厚的氧化物薄膜。直至1370℃,氧化物薄膜仍可保护物质。但当温度高于1370℃时,便会发生大量氧化作用。直至980℃,氮化铝在氢气及二氧化碳中仍相当稳定。矿物酸通过侵袭粒状物质的界限使它慢慢溶解,而强碱则通过侵袭粒状氮化铝使它溶解。物质在水中会慢慢水解。氮化铝可以抵抗大部分融解的盐的侵袭,包括氯化物及冰晶石〔即六氟铝酸钠〕。氮化铝粉体的制备工艺还有自蔓延合成法、原位自反应合成法、等离子化学合成法及化学气相沉淀法等。台州纳米氮化硼
机械连接法的特点是采取合理的结构设计将AlN基板与金属连接在一起,主要有热套连接和螺栓连接两种。机械连接方法具有工艺简单,可行性好等特点,但它常常会产生应力集中,并且不适用于高温环境。厚膜法是通过丝网印刷在AlN基板表面涂刷一层导体浆料,经烧结形成引线接点及电路。厚膜导体浆料一般由导电金属粉末(Au、Ag、Cu等,粒度为1-5μm)、玻璃粘结剂和有机载体(包括表面活性剂、有机溶剂和增稠剂等)经混合球磨而成。其中导电金属粉末决定了浆料成膜后的电学性能和机械性能,玻璃粘结剂的作用是粘结导电金属粉末与基体材料并决定了两者之的粘结强度,有机载体作为溶剂将金属粉末与粘结剂混合在一起。舟山电绝缘氮化铝粉体厂家直销结晶氮化铝:无色斜方品系结晶工业品为淡黄色或深黄色结晶。
目前AlN基片较常用的烧结工艺一般有5种,即热压烧结、无压烧结、放电等离子烧结(SPS)、微波烧结和自蔓延烧结。热压烧结是在加热粉体的同时进行加压,利用通电产生的焦耳热和加压造成的塑性变形来促进烧结过程的进行。相对于无压烧结来说,热压烧结的烧结温度要低得多,而且烧结体致密,气孔率低,但其加热、冷却所需时间较长,且只能制备形状不太复杂的样品。热压烧结是目前制备高热导率致密化AlN陶瓷的主要工艺。由于AlN具有很强的共价性,故其在常压烧结时需要的烧结温度很高。在常压烧结条件下,添加了Y2O3的AlN粉能产生液相烧结的温度为1600℃以上,且烧结温度要受AlN粒度、添加剂种类及添加剂的含量等因素的影响。常压烧结的烧结温度一般为1600~2000℃,保温时间为2h。
目前,氮化铝也存在一些问题。其一是粉体在潮湿的环境极易与水中羟基形成氢氧化铝,在AlN粉体表面形成氧化铝层,氧化铝晶格溶入大量的氧,降低其热导率,而且也改变其物化性能,给AlN粉体的应用带来困难。抑制AlN粉末的水解处理主要是借助化学键或物理吸附作用在AlN颗粒表面涂覆一种物质,使之与水隔离,从而避免其水解反应的发生。目前抑制水解处理的方法主要有:表面化学改性和表面物理包覆。其二是氮化铝的价格高居不下,每公斤上千元的价格也在一定程度上限制了它的应用。制备氮化铝粉末一般都需要较高的温度,从而导致生产制备过程中的能耗较高,同时存在安全风险,这也是一些高温制备方法无法实现工业化生产的主要弊端。再者是生产制备过程中的杂质掺入或者有害产物的生成问题,例如碳化还原反应过量碳粉的去除问题,以及化学气相沉积法的氯化氢副产物的去除问题,这都要求制备氮化铝的过程中需对反应产物进行提纯,这也导致了生产制备氮化铝的成本居高不下。氮化铝由于造价高,只能用于磨损严重的部位。
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。AIN陶瓷的金属化性能较好,可替代有毒性的氧化铍瓷在电子工业中较广应用。台州纳米氮化硼
氮化铝与氮化硅是目前很适合用作电子封装基片的材料,但他们也有个共同的问题就是价格过高。台州纳米氮化硼
氮化铝陶瓷的注凝成型:该工艺的基本原理是在黏度低、固相含量高的料浆中加入有机单体,在催化剂和引发剂的作用下,使料浆中的有机单体交联聚合形成三维网状结构,使料浆原位固化成型,然后再进行脱模、干燥、去除有机物、烧结,即可得到所需的陶瓷零件。注凝成型的工艺特点:坯体强度高、坯体整体均匀性好、可做近净尺寸成型、适于制备复杂形状陶瓷部件和工业化推广、无排胶困难、成本低等。目前流延成型和注射成型在制备氮化铝陶瓷方面具有一定优势,随着科学技术的发展以及人们对环境污染的重视,凝胶流延成型和注凝成型必然会取代上述两种方法,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。台州纳米氮化硼