高導熱氮化鋁陶瓷基板的燒結工藝

    隨著大功率和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，集成電路和基片間的散熱性也越來越重要，因此，基片必須要具有高的導熱率和電阻率。氮化鋁具有高熱導率、高溫絕緣性和優(yōu)良的介電性能、良好的耐腐蝕性、與半導體Si相匹配的膨脹性能等優(yōu)點，因此成為優(yōu)良的電子封裝散熱材料，是組裝大型集成電路所必需的高性能陶瓷基片材料。鈞杰陶瓷專業(yè)精密加工各種陶瓷材料，氮化鋁陶瓷是我們最經常使用的材料之一，為您簡要的介紹氮化鋁陶瓷基片的燒結工藝。氮化鋁陶瓷精密加工聯(lián)系：136 998 99025。
    氮化鋁陶瓷基板的燒結工藝
  燒結助劑及其添加方式  燒結助劑主要有兩方面的作用：一方面形成低熔點物相，實現(xiàn)液相燒結，降低燒結溫度，促進坯體致密化；另一方面，高熱導率是AlN基板的重要性能，而實際AlN基板中由于存在氧雜質等各種缺陷，熱導率低于其理論值，加入燒結助劑可以與氧反應，使晶格完整化，進而提高熱導率。

  常用的燒結助劑主要是以堿土金屬和稀土元素的化合物為主，單元燒結助劑燒結能力往往很有限，通常要配合1800℃以上燒結溫度、較長燒結時間及較多含量的燒結助劑等條件。燒結過程中如果僅只采用一種燒結助劑，所需要的燒結溫度難以降低，生產成本較高。二元或多元燒結助劑各成分間相互促進，往往會得到更加明顯的燒結效果。
  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體原位生成燒結助劑。后者所生成的燒結助劑組元分布更為均勻，顆粒更為細小，比表面能更大。
  燒結溫度  燒結溫度的提高有助于提高AlN陶瓷的熱導率及強度。氮化鋁陶瓷在1500~1800℃范圍內燒結，發(fā)現(xiàn)溫度的升高有利于AlN陶瓷材料熱導率的增大，得到的AlN陶瓷熱導率從76.9W/(m·K)升高到了113.9W/(m·K)。

  在燒結爐中，燒結溫度的均勻性深刻影響著AlN陶瓷。燒結溫度均勻性的研究也為大批量生產、降低生產成本提供了保障，有利于實現(xiàn)AlN陶瓷基片產品的商業(yè)化生產。 
  燒結方法 AlN陶瓷基片一般采用無壓燒結，該燒結方法是一種最普通的燒結，雖然工藝簡單、成本較低、可制備形狀復雜，但燒結溫度一般偏高，再不添加燒結助劑的情況下，一般無法制備高性能陶瓷基片。
  傳統(tǒng)燒結方式一般通過外部熱源對AlN坯體進行加熱，熱傳導不均且速度較慢，將影響燒結質量。微波燒結通過坯體吸收微波能量從而進行自身加熱，加熱過程是在整個材料內部同時進行，升溫速度快，溫度分散均勻，防止AlN陶瓷晶粒的過度生長。這種快速燒結技術能充分發(fā)揮亞微米級和納米級粉末的性能，具有很強的發(fā)展前景。

  放電等離子燒結技術主要利用放電脈沖壓力、脈沖能和焦耳熱產生瞬間高溫場實現(xiàn)快速燒結。放電等離子燒結技術的主要特點是升溫速度快，燒結時間短，燒結溫度低，可實現(xiàn)AlN陶瓷的快速低溫燒結。通過該燒結方法，燒結體的各個顆粒可類似于微波燒結那樣均勻地自身發(fā)熱以活化顆粒表面，可在短時間內得到致密化、高熱導燒結體。
   氮化鋁陶瓷材料的生產是非常復雜，難度極高的，這個其實也是氮化鋁陶瓷材料價格高的重要的原因之一，陶瓷材料的本身是非常脆，硬度也非常高的，燒結前進行加工很難保證燒結后的精度，燒結后的加工難度又比較大，所以這種材料需要專用的設備來做就非常的必要。鈞杰陶瓷有專業(yè)的陶瓷加工團隊，又有專門加工陶瓷材料的陶瓷雕銑機，氮化鋁陶瓷加工聯(lián)系鈞杰陶瓷：13699899025。