氮化鋁陶瓷基片制造并非易事：氮化鋁的很大特點(diǎn)是熱膨脹系數(shù)（CTE）與半導(dǎo)體硅（Si）相當(dāng)，且熱導(dǎo)率高，理論上氮化鋁熱導(dǎo)率可達(dá)到320W/(m·K)，但成本很高。由于制備氮化鋁陶瓷的重點(diǎn)原料氮化鋁粉體制備工藝復(fù)雜、能耗高、周期長(zhǎng)、價(jià)格昂貴，國(guó)內(nèi)的氮化鋁粉體很大程度上依賴(lài)進(jìn)口。原料的批次穩(wěn)定性、成本也成為國(guó)內(nèi)氮化鋁陶瓷基片材料制造的瓶頸。氮化鋁基板生產(chǎn)呈地區(qū)集中狀態(tài)，美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家和地區(qū)是全球很主要的電子元件生產(chǎn)和研發(fā)中心，在氮化鋁陶瓷基片的研究已遠(yuǎn)早于國(guó)內(nèi)。日本已有較多企業(yè)研發(fā)和生產(chǎn)氮化鋁陶瓷基片，目前是全球很大的氮化鋁陶瓷基片生產(chǎn)國(guó)。氮化鋁室溫下與水緩慢反應(yīng).可由鋁粉在氨或氮?dú)夥罩?00~1000℃合成，產(chǎn)物為白色到灰藍(lán)色粉末。深圳多孔氮化硼生產(chǎn)商

氮化鋁，共價(jià)鍵化合物，化學(xué)式為AIN，是原子晶體，屬類(lèi)金剛石氮化物、六方晶系，纖鋅礦型的晶體結(jié)構(gòu)，無(wú)毒，呈白色或灰白色。AlN很高可穩(wěn)定到2200℃。室溫強(qiáng)度高，且強(qiáng)度隨溫度的升高下降較慢。導(dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)小，是良好的耐熱沖擊材料。抗熔融金屬侵蝕的能力強(qiáng)，是熔鑄純鐵、鋁或鋁合金理想的坩堝材料。氮化鋁還是電絕緣體，介電性能良好，用作電器元件也很有希望。砷化鎵表面的氮化鋁涂層，能保護(hù)它在退火時(shí)免受離子的注入。氮化鋁還是由六方氮化硼轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎降鸬拇呋瘎Ｊ覝叵屡c水緩慢反應(yīng).可由鋁粉在氨或氮?dú)夥罩?00~1000℃合成，產(chǎn)物為白色到灰藍(lán)色粉末。或由Al2O3-C-N2體系在1600~1750℃反應(yīng)合成，產(chǎn)物為灰白色粉末。或氯化鋁與氨經(jīng)氣相反應(yīng)制得.涂層可由AlCl3-NH3體系通過(guò)氣相沉積法合成。蘇州多孔氮化鋁廠家氮化鋁薄膜可制成高頻壓電元件、超大規(guī)模集成電路基片等。

AlN自擴(kuò)散系數(shù)小難以燒結(jié)，一般采用添加堿土金屬化合物及稀土鑭系化合物，通過(guò)液相燒結(jié)實(shí)現(xiàn)燒結(jié)致密化。燒結(jié)助劑能在燒結(jié)初期和中期明顯促進(jìn)AlN陶瓷燒結(jié)，并且在燒結(jié)的后期從陶瓷材料中部分揮發(fā)，從而制備純度及致密化程度都較高的AlN陶瓷材料及制品。在此過(guò)程中，助燒劑的種類(lèi)、添加方式、添加量等均會(huì)對(duì)AlN陶瓷材料及制品的結(jié)構(gòu)與性能產(chǎn)生明顯程度的影響。選擇AlN陶瓷燒結(jié)助劑應(yīng)遵循以下原則：能在較低的溫度下與AlN顆粒表面的氧化鋁發(fā)生共熔，產(chǎn)生液相，這樣才能降低燒結(jié)溫度；產(chǎn)生的液相對(duì)AlN顆粒有良好的浸潤(rùn)性，才能有效起到燒結(jié)助劑作用；燒結(jié)助劑與氧化鋁有較強(qiáng)的結(jié)合能力，以除去雜質(zhì)氧，凈化AlN晶界；液相的流動(dòng)性好，在燒結(jié)后期AlN晶粒生長(zhǎng)過(guò)程中向三角晶界流動(dòng)，而不至于形成AlN晶粒間的熱阻層；燒結(jié)助劑很好不與AlN發(fā)生反應(yīng)，否則既容易產(chǎn)生晶格缺陷，又難于形成多面體形態(tài)的AlN完整晶形。

陶瓷線路板的耐熱循環(huán)性能是其可靠性關(guān)鍵參數(shù)之一。本文對(duì)陶瓷基板在反復(fù)周期性加熱過(guò)程中發(fā)生的變形情況進(jìn)行了研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，陶瓷覆銅板在周期性加熱過(guò)程中，存在類(lèi)似金屬材料在周期載荷作用下出現(xiàn)的棘輪效應(yīng)和包辛格效應(yīng)。結(jié)合ＡＮＳＹＳ有限元計(jì)算結(jié)果，可以推斷，陶瓷線路板的失效開(kāi)裂與金屬層的塑性變形或位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)直接相關(guān)。另外，活性金屬釬焊陶瓷基板的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性?xún)?yōu)于直接覆銅陶瓷基板。隨著功率器件工作電壓、電流的增加和芯片尺寸不斷減小，芯片功率密度急劇增加，對(duì)芯片的散熱封裝的可靠性提出了更高挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)柔性基板或金屬基板已滿(mǎn)足不了第三代半導(dǎo)體模塊高功率、高散熱的要求，陶瓷基板具有良好的導(dǎo)熱性、耐熱性、絕緣性、低熱膨脹系數(shù)，是功率電子器件中關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。陶瓷基板由金屬線路層和陶瓷層組成，由于陶瓷和金屬之間存在較大的熱膨脹差異，使用過(guò)程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力會(huì)造成基板開(kāi)裂失效，因此，對(duì)陶瓷基板耐熱循環(huán)可靠性研究具有重要意義。氮化鋁陶瓷具有高熱導(dǎo)率、好的抗熱沖擊性、高溫下依然擁有良好的力學(xué)性能。

AlN陶瓷基片的燒結(jié)工藝：燒結(jié)助劑及其添加方式，燒結(jié)助劑主要有兩方面的作用：一方面形成低熔點(diǎn)物相，實(shí)現(xiàn)液相燒結(jié)，降低燒結(jié)溫度，促進(jìn)坯體致密化；另一方面，高熱導(dǎo)率是AlN基板的重要性能，而實(shí)際AlN基板中由于存在氧雜質(zhì)等各種缺陷，熱導(dǎo)率低于其理論值，加入燒結(jié)助劑可以與氧反應(yīng)，使晶格完整化，進(jìn)而提高熱導(dǎo)率。常用的燒結(jié)助劑主要是以堿土金屬和稀土元素的化合物為主，單元燒結(jié)助劑燒結(jié)能力往往很有限，通常要配合1800℃以上燒結(jié)溫度、較長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間及較多含量的燒結(jié)助劑等條件。燒結(jié)過(guò)程中如果只采用一種燒結(jié)助劑，所需要的燒結(jié)溫度難以降低，生產(chǎn)成本較高。二元或多元燒結(jié)助劑各成分間相互促進(jìn)，往往會(huì)得到更加明顯的燒結(jié)效果。目前，助燒劑引入的方式一般有2種，一種是直接添加，另一種是以可溶性硝酸鹽形式制成前驅(qū)體原位生成燒結(jié)助劑。后者所生成的燒結(jié)助劑組元分布更為均勻，顆粒更為細(xì)小，比表面能更大。氮化鋁陶瓷是以氮化鋁(AIN)為主晶相的陶瓷。臺(tái)州單晶氮化鋁粉體供應(yīng)商

氮化鋁還是電絕緣體，介電性能良好，用作電器元件也很有希望。深圳多孔氮化硼生產(chǎn)商

直接覆銅陶瓷基板是基于氧化鋁陶瓷基板的一種金屬化技術(shù)，利用銅的含氧共晶液直接將銅敷接在陶瓷上，在銅與陶瓷之間存在很薄的過(guò)渡層。由于ＡｌＮ陶瓷對(duì)銅幾乎沒(méi)有浸潤(rùn)性能，所以在敷接前必須要對(duì)其表面進(jìn)行氧化處理。由于ＤＢＣ基板的界面靠很薄的一層共晶層粘接，實(shí)際生產(chǎn)中很難控制界面層的狀態(tài)，導(dǎo)致界面出現(xiàn)空洞。界面孔洞率不易控制，在承受大電流時(shí)，界面空洞周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致陶瓷開(kāi)裂失效，因此還有必要進(jìn)行相關(guān)基礎(chǔ)理論研究和工藝條件的優(yōu)化。活性金屬釬焊陶瓷基板是利用釬料中含有的少量活性元素，與陶瓷反應(yīng)形成界面反應(yīng)層，實(shí)現(xiàn)陶瓷金屬化的一種方法。活性釬焊時(shí)，通過(guò)釬料的潤(rùn)濕性和界面反應(yīng)可使陶瓷和金屬形成致密的界面，但殘余熱應(yīng)力大是陶瓷金屬化中普遍存在的問(wèn)題。深圳多孔氮化硼生產(chǎn)商

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