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氮化铝陶瓷

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氮化铝陶瓷基板用于IGBT模块的研究

氮化铝陶瓷基板在IGBT模块的深度研究 电动汽车、电力机车、智能电网等领域需要实现电能转换和控制的绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为电力电子器件。氮化铝陶瓷覆铜板既具有陶瓷的高导热性、高电绝缘性、高机械强度、低膨胀等特性,又具有无氧铜的高导电性和优异的焊接性能,是IGBT模块封装的关键基础材料。本文采用直接覆铜工艺(DBC)和活性金属焊接工艺(AMB)制备了氮化铝陶瓷覆铜板,对比了两种工艺的异同点和制备的氮化铝陶瓷覆铜板的性能差异,并指出氮化硅陶瓷覆铜板有望在下一代功率模块上广泛应用。 IGBT作为电力电气功率器件的背景 随着《中国制造2015》、《工业绿色发展专项行动实施方案》、《关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》以及“特高压规划”等一系列的政策密集出台,我国的高速铁路、城市轨道交通、新能源汽车、智能电网和风能发电等项目成为未来几年“绿色经济”的热点。而这些项目对于高压大功率IGBT模块的需求迫切且数量巨大。由于高压大功率IGBT模块技术门槛较高,难度较大,特别是要求封装材料散热性能更好、可靠性更高、载流量更大。但是国内相关技术水平落后导致国内高压IGBT市场被欧、美、日等国家所垄断,高压IGBT产品价格高、交货周期长、产能不足,严重限制了我国动力机车、电动汽车和新能源等领域的发展。 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)全称绝缘栅双极型晶体管,是实现电能转换和控制的最先进的电力电子器件,具有输入阻抗大、驱动功率小、开关速度快、工作频率高、饱和压降低、安全工作区大和可耐高电压和大电流等一系列优点,被誉为现代工业变流装置的“CPU”,在轨道交通、航空航天、新能

七大方面解析氮化铝陶瓷基板的分类和特性

七大方面解析氮化铝陶瓷基板的分类和特性 氮化铝陶瓷基板在大功率器件模组,航天航空等领域备受欢迎,那么氮化铝陶瓷基板都有哪些种分类以及氮化铝陶瓷基板特性都体现在哪些方面? 一,什么是氮化铝陶瓷基板以及氮化铝陶瓷基板的材料 氮化铝陶瓷基板是以氮化铝(AIN)为主晶相的陶瓷基板,也叫氮化铝陶瓷基片。热导率高,膨胀系数低,强度高,耐高温,耐化学腐蚀,电阻率高,介电损耗小,是大功率集成电路和散热功能的重要器件。 二,氮化铝陶瓷基板分类 1,按电镀要求来分 氮化铝陶瓷覆铜基板(氮化铝覆铜陶瓷基板),旨在氮化铝陶瓷基板上面做电镀铜,有做双面覆铜和单面覆铜的。 2,按应用领域分 LED氮化铝陶瓷基板(氮化铝led陶瓷基板),主要用于LED大功率灯珠模块,极大的提高了散热性能。 igbt氮化铝陶瓷基板,一般用于通信高频领域。 3,按工艺来分 氮化铝陶瓷基板cob(氮化铝陶瓷cob基板),主要用于Led倒装方面。 dpc氮化铝陶瓷基板,采用DPC薄膜制作工艺,一般精密较高。 dpc氮化铝陶瓷基板(AlN氮化铝dbc陶瓷覆铜基板),是一种厚膜工艺,一般可以实现大批量生产。 氮化铝陶瓷基板承烧板 3,按地域分

有的客户对特定的氮化铝陶瓷基板希望是特定地域的陶瓷基板生产厂家,因此有了: 日本氮化铝陶瓷基板 氮化铝陶瓷基板台湾 氮化铝陶瓷基板成都 福建氮化铝陶瓷基板 东莞氮化铝陶瓷基板 台湾氮化铝陶瓷散热基板 氮化铝陶瓷基板珠海 氮化铝陶瓷基板上海 4,导热能力来分 高导热氮化铝陶瓷基板,导热系数一般较高,一般厚度较薄,一般导热大于等于170W的。 氮化铝陶瓷散热基板,比氧化铝陶瓷基板散热好,大于等于50W~170W. 三,氮化铝陶瓷基板特性都有哪一些? 1,氮化铝陶瓷基板pcb优缺点 材料而言:陶瓷基板pcb是陶瓷材料因其热导率高、化学稳定性好、热稳定性和熔点高等优点,很适合做成电路板应用于电子领域。许多特殊领域如高温、腐蚀性环境、震动频率高等上面都能适应。氮化铝陶瓷基板,热导率高,膨胀系数低,强度高,耐高温,耐化学腐蚀,电阻率高,介电损耗小,是理想的大规模集成电路散热基板和封装材料。硬度较高,交工难度大,压合非常难,一般加工成单双面面陶瓷基板pcb. 2,氮化铝陶瓷基板产品规格(尺寸/厚度、脆性) 氮化铝陶瓷基板的产品规格尺寸厚度,有不同的尺寸对应不同个的厚度,具体如下: 氮化铝陶瓷基板尺寸一般最大在140mm*190mm,氮化铝陶瓷基板厚度一般在

氮化硅陶瓷制品

题目名称:氮化硅陶瓷的制备 学院名称:材料科学与工程学院 班级: 学号: 学生姓名: 指导教师: 2014 年 4 月

氮化硅陶瓷的制备 1.简介 1.1 应用背景 作为结构陶瓷,氮化硅陶瓷材料具有优良的耐磨、耐腐蚀、耐高温性能以及良好的抗热震性能,广泛应用于航空航天、机械、电子电力、化工等领域。采用适当的烧结助剂可有效提高氮化硅陶瓷材料的热导率,增加材料断裂韧性,促进材料性能完善。 研究结果表明,以 CeO 2为烧结助剂,氮化硅的相变转换率为 100%;当CeO 2 含量 不超过 8mol%时,氮化硅晶界相的构成主要为 Ce 4.67(SiO 4 ) 3 O、Si 2 ON 2 以及 Ce 2 Si 2 O 7 , 其结晶析出状况随烧结助剂含量增加呈规律性变化;晶粒尺寸随烧结助剂含量增加变 化微弱,长柱状晶数目增多。烧结助剂 CeO 2 通过对晶界相及微观结构的影响作用于 氮化硅陶瓷材料相对密度、强度、硬度及断裂韧性,CeO 2 含量变化对氮化硅陶瓷材料 力学性能影响显著。当 CeO 2 含量不超过7mol%时,氮化硅陶瓷材料的热扩散系数及 热导率随 CeO 2含量增加而升高,CeO 2 含量由1mol%增加至 7mol%时,氮化硅陶瓷材料 热扩散系数增加 50%,热导率增加38.7%。且氮化硅热传导导机制为声子导热,其热导率的大小依赖于氮化硅晶粒的净化程度。 1.2 研究意义 作为信息、交通、航空航天等科技领域发展基础之一的电力电子技术,应其对电力的有效控制与转换的要求,电子器件一直向小尺寸、高密度、大电流、大功率的趋势发展。伴随大功率、超大规模集成电路的发展,其所面临的热障问题愈加突出,器件设计中的热耗散问题亟待解决(在温度高于 100℃时,电路失效率会随着温度的升高成倍增长)。较玻璃、树脂等材料,电子陶瓷材料凭借其优异的绝缘性能、化学稳定性以及与芯片最为相似的热膨胀系数使其在基板材料中占据重要地位。降低基板材料热阻的主要途径有两种:减小基板厚度、提高材料热导率,为此对基板材料强度要求升高。高热导率陶瓷材料主要应用于集成电路(IC)衬底,多芯片组装(MCM)基 板、封装以及大功率器件散热支撑件等部位,其中研究较多的有 Al 2O 3 、BeO、AlN、 BN、Si 3N 4 、SiC 等陶瓷材料。其中多晶氧化铝的热导为 25~35Wm-1K-1,其单晶结构热 导为 40Wm-1K-1。而以高热导率著称的氧化铍,热导率在240 Wm-1K-1左右,但因为使用安全问题而被氮化铝替代。SiC 的介电性能远低于其它基板材料,易被击穿,故其使用受到限制。而现今性能较为优异的两种封装材料:氮化铝与氧化铍,前者造价昂贵后者具有毒性。氮化铝的热导率范围为 175~200 Wm-1K-1,但其弯曲强度在 300~350MPa 之间,远低于氮化硅陶瓷材料(600~1500MPa),且氮化硅的热膨胀系数低于以上高热导率陶瓷材料。 高热导率氮化硅陶瓷材料具有其他陶瓷材料无法比拟的高强度、高断裂韧性以及抗热震性能,其作为一种理想的结构材料可以为电子器件的热耗散设计提供一种新的材料选择。具有较高热导率的高性能氮化硅陶瓷的制备需求随着氮化硅陶瓷材料的潜

银基多层氮化铝陶瓷基板低温共烧的工艺研究

Semiconductor Technology Vol. 29 No. 3 March 2004 41 1 引言 随着半导体IC芯片集成化、速度和功率的日益提高,以及电子整机向小、轻、薄方向发展,对与之相适应的高密度电路基板的要求也越来越高。过去采用高温共烧技术制成的多层陶瓷基板,由于布线导体材料必须是诸如钨、锰等高熔点金属,不仅电阻大,性能差,而且成本高,很难推广应用。而AlN/glass复合材料的烧结温度可控制在1000℃以内,从而使得和高导电银的共烧成为可能。 本文将研究以银为共烧布线材料,采用丝网印刷金属化图形,流延制备AlN/glass复合材料坯片,来实现低温共烧。 2 实验过程 银基多层氮化铝陶瓷基板低温共烧的工艺研究 戎瑞芬,汪荣昌,顾志光 (复旦大学材料科学系, 上海 200433) 摘要:从低温共烧的工艺角度来研究氮化铝坯片和银浆的排胶,从而确立排胶的温度及烧结气氛的控制。结果表明,二次排胶法与在氮气气氛中加入微量氧进行烧结,获得了综合性能优良的银布线多层陶瓷基板。 关键词:氮化铝;银浆;排胶;低温共烧 中图分类号:TN405;TB35 文献标识码:A 文章编号:1003-353X(2004)03-0041-03 Research of LTCC technology of silver-basemultilayer AlN ceramic substrates RONG Rui-fen, WANG Rong-chang, GU Zhi-guang, ( Department of Material Science, Fudan University, Shanghai 200433,China) Abstract: The process of organic vehicle evacuation of AlN green tape and Ag conductor paste have been researched in the view of LTCC technology, and optimum condition of organic vehicleevacuation temperature and cofiring atmosphere have been determined. The result shows that thebest comprehensive properties of silver conductor multilayer AlN ceramic substrates can beenachieved by two-step organic vehicle evacuation technology and cofire the substrate using mixedatmosphere gases of nitride and micro fraction of oxide. Key words: AlN;Ag conductor paste;vehicle evacuation;LTCC 图1 AlN多层基板制备工艺流程图AlN多层基板制备工艺流程图见图1。 专题报 道

氮化铝陶瓷的制作方法

一种氮化铝陶瓷,各组分及组分的重量份数如下:氮化铝4050份,氮化硅810份,氧化镁1520份,高岭土58份,粉煤灰58份,碳粉1012份,氢氧化钾810份,硅溶胶1215份。本技术提出的氮化铝陶瓷在氮化铝原料的基础上,加入氮化硅、氧化镁、高岭土、粉煤灰、碳粉等材料,相比单一组分的氮化铝陶瓷,性能得到改善,并且造价低,适于大规模生产。 权利要求书 1.一种氮化铝陶瓷,其特征在于各组分及组分的重量份数如下:氮化铝40-50份,氮化硅8-10份,氧化镁15-20份,高岭土5-8份,粉煤灰5-8份,碳粉10-12份,氢氧化钾8-10份,硅溶胶12-15份。 2.根据权利要求1所述的氮化铝陶瓷,其特征在于各组分及组分的重量份数如下:氮化铝43份,氮化硅9份,氧化镁17份,高岭土6份,粉煤灰6份,碳粉11份,氢氧化钾9份,硅溶胶13份。 3.根据权利要求1所述的氮化铝陶瓷,其特征在于各组分及组分的重量份数如下:氮化铝46份,氮化硅9份,氧化镁18份,高岭土7份,粉煤灰7份,碳粉11份,氢氧化钾9份,硅溶胶14份。 技术说明书 一种氮化铝陶瓷 技术领域

本技术属于陶瓷材料领域,特别是涉及一种氮化铝陶瓷。 背景技术 氮化铝陶瓷(Aluminium Nitride Ceramic)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 AI65.81%,N34.19%,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。 氮化铝陶瓷热导率高,热膨胀系数低,各种电性能优良,机械性能好,抗折强度高,光传输特性好,无毒。单纯氮化铝陶瓷成型困难,造价高。 技术内容 针对单纯氮化铝陶瓷单一组分的缺陷,本技术的目的在于提出多组分的氮化铝陶瓷。 本技术的目的是采用以下技术方案来实现。依据本技术提出的一种氮化铝陶瓷,各组分及组分的重量份数如下:氮化铝40-50份,氮化硅8-10 份,氧化镁15-20份,高岭土5-8份,粉煤灰5-8份,碳粉10-12份,氢氧化钾8-10份,硅溶胶12-15份。 本技术的目的还采用以下技术措施来进一步实现。 所述氮化铝陶瓷,各组分及组分的重量份数如下:氮化铝43份,氮化硅9份,氧化镁17份,高岭土6份,粉煤灰6份,碳粉11份,氢氧化钾9 份,硅溶胶13份。 所述氮化铝陶瓷,各组分及组分的重量份数如下:氮化铝46份,氮化硅9份,氧化镁18份,高岭土7份,粉煤灰7份,碳粉11份,氢氧化钾9 份,硅溶胶14份。 本技术提出的氮化铝陶瓷在氮化铝原料的基础上,加入氮化硅、氧化镁、高岭土、粉煤灰、

为何氮化铝陶瓷基板最适合LED散热基板

为何氮化铝陶瓷基板最适合LED散热基板呢? LED向着高效率、高密度、大功率等方面发展。体国内LED有了突飞猛进的进展,功率也是越来越大,开发性能优越的散热材料已成为解决LED散热问题的当务之急。一般来说,LED发光效率和使用寿命会随结温的增加而下降,当结温达到125℃以上时,LED甚至会出现失效。为使LED结温保持在较低温度下,必须采用高热导率、低热阻的散热基板材料和合理的封装工艺,以降低LED总体的封装热阻。氮化铝陶瓷基板作为LED散热基板实在必行。 LED散热基板市场现状 现阶段常用基板材料有Si、金属及金属合金材料、陶瓷和复合材料等,它们的热膨胀系数与热导率如下表所示。其中Si材料成本高;金属及金属合金材料的固有导电性、热膨胀系数与芯片材料不匹配;陶瓷材料难加工等缺点,均很难同时满足大功率基板的各种性能要求。 LED散热基板三种类型以及特点 功率型LED封装技术发展至今,可供选用的散热基板主要有环氧树脂覆铜基板、金属基覆铜基板、金属基复合基板、陶瓷覆铜基板等。 环氧树脂覆铜基板是传统电子封装中应用最广泛的基板。它起到支撑、导电和绝缘三个作用。其主要特性有:成本低、较高的耐吸湿性、密度低、易加工、易实现微细图形电路、适合大规模生产等。但由于FR-4的基底材料是环氧树脂,有机材料的热导率低,耐高温性差,因此FR-4不能适应高密度、高功率LED封装要求,一般只用于小功率LED封装中。 金属基覆铜基板是继FR-4后出现的一种新型基板。它是将铜箔电路及高分子绝缘层通过导热粘结材料与具有高热导系数的金属、底座直接粘结制得,其热导率约为1.12

W/m·K,相比FR-4有较大的提高。由于具有优异的散热性,它已成为目前大功率LED 散热基板市场上应用最广泛的产品。但也有其固有的缺点:高分子绝缘层的热导率较低,只有0.3W/m·K,导致热量不能很好的从芯片直接传到金属底座上;金属Cu、Al的热膨胀系数较大,可能造成比较严重的热失配问题。 金属基复合基板最具代表性的材料是铝碳化硅。铝碳化硅是将SiC陶瓷的低膨胀系数和金属Al的高导热率结合在一起的金属基复合材料,它综合了两种材料的优点,具有低密度、低热膨胀系数、高热导率、高刚度等一系列优异特性。AlSiC的热膨胀系数可以通过改变SiC的含量来加以调试,使其与相邻材料的热膨胀系数相匹配,从而将两者的热应力减至最小。 陶瓷基板作为LED散热基板的优势 陶瓷基板材料常见的主要有Al2O3、氮化铝、SiC、BN、BeO、Si3N4等,与其他基板材料相比,陶瓷基板在机械性质、电学性质、热学性质具有以下特点: (1)机械性能。机械强度,能用作为支持构件;加工性好,尺寸精度高;表面光滑,无微裂纹、弯曲等。 (2)热学性质。导热系数大,热膨胀系数与Si和GaAs等芯片材料相匹配,耐热性能良好。 (3)电学性质。介电常数低,介电损耗小,绝缘电阻及绝缘破坏电高,在高温、高湿度条件下性能稳定,可靠性高。 (4)其他性质。化学稳定性好,无吸湿性;耐油、耐化学药品;无毒、无公害、α射线放出量小;晶体结构稳定,在使用温度范围内不易发生变化;原材料资源丰富。 氮化铝陶瓷基板为何能成为最适合的LED散热基板? 长期以来,Al2O3和BeO陶瓷是大功率封装两种主要基板材料。但这两种基板材

氮化硅陶瓷增韧调研报告

氮化硅陶瓷增韧调研报告 1、前言 氮化硅陶瓷是典型的高温高强结构陶瓷,具有良好的室温及高温机械性能,强度高,耐磨蚀,抗热震能力强,抗化学腐蚀,低导热系数,密度相对较小,是结构陶瓷中研究最为广泛深入的材料,亦是陶瓷发动机及其它高温结构件、切削工具、耐磨件等的主要候选材料,近几年来仍是人们争相研究的热点材料之一。 但是,已有的研究对氮化硅陶瓷的脆性缺陷仍未获得彻底改善,从而大大限制了它的实际应用。如何提高氮化硅韧性仍是人们研究的焦点。目前从事氮化硅陶瓷研究的学者为了提高其韧性,主要从两大方面着手进行韧性改善。一是通过进行“显微结构设计”来提高氮化硅陶瓷的韧性。即降低气孔的含量,控制杂质的含量,提高氮化硅陶瓷的密度、纯度;对氮硅陶瓷的晶型、晶粒尺寸、发育完整程度进行控制;对晶界的大小、材质进行调控;对玻璃相的数量、性质、分布状态等进行控制,以求在烧结后获得最佳韧性的显微组织,从而提高氮化硅陶瓷的韧性【1】。二是在上述基础上开展的“晶界工程”研究。氮化硅陶瓷常以多晶陶瓷的形式出现,而对多晶材料而言,当晶体较小为微米或纳米级时,晶界状态是决定其电性能、热性能和力学性能等的一个极其重要的因素。对于氮化硅陶瓷来说,晶界强度,尤其是晶界高温强度是决定其能否作为高温工程材料运用的关键。氮化硅是强共价键化合物,其自扩散系数很小,致密化所必须的体积扩散及晶界扩散速度很小,同时它的晶界能V gb与粉末表面能V sv的比值(V gb/ V sv) 比离子化合物和金属要大得多,使得烧结驱动力Δv 较小,决定了纯氮化硅无法靠常规的固相烧结达到致密化,必须加入少量氧化物烧结助剂,在高温烧结过程中它们与氮化硅表面SiO2反应形成液相,通过液相烧结成致密体,冷却后该液相呈玻璃态存在于晶界。而此玻璃相的性能在很大程度上决定了氮化硅陶瓷材料的性能。为了提高氮化硅陶瓷的高温性能,人们对玻璃晶界结晶化进行了大量的研究工作,称之为“晶界工程”【2】。 2、氮化硅陶瓷增韧研究现状

氮化铝陶瓷的烧结简介及调控

氮化铝陶瓷的烧结简介 及调控 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]

氮化铝陶瓷的烧结简介及调控 摘要:AlN陶瓷以其高的热导率、低的介电常数、与硅相匹配的热膨胀系数等 优点,在模块电路、可控硅整流器、大功率晶体管、大功率集成电路等电子器件上的应用日益广泛。然而AlN共价性强,烧结非常困难,通常使用稀土金属氧化物和碱土金属氧化物添加剂形成液相来促进烧结。 关键词:氮化铝陶瓷烧结烧结助剂 Introduction and regulation of sintering of aluminum nitride ceramics Abstract: Aluminum nitride is being used more widely in electronic device for module circuit,silicon controlled rectifier,high power transistor and high power integrated circuit because of its high thermal conductivity, low dielectric constant and thermal expansion coefficient close to that of silicon. However, AlN is difficult to sinter due to its high covalent bonding. For full densification, rare-earth and/or alkaline earth oxides are often added as sintering aids in the fabrication of A1N ceramics. Keywords: AlN ceramic; Sinter; Conventional sintered

氮化铝陶瓷基板生产制作流程和加工制造工艺

氮化铝陶瓷基板生产制作流程和加工制造工艺 氮化铝陶瓷基板相对于氧化铝套基板而氧,机械强度和硬度增加,相应的导热率比氧化铝陶瓷基板更高。氮化铝陶瓷基板生产制作难度增加,加工工艺也有所不同。今天小编主要是讲述一下氮化铝陶瓷基板生产制作流程和加工制造工艺。 一,氮化铝陶瓷基板生产制作流程 1,氮化铝陶瓷基板生产制作过程 氮化铝陶瓷基板生产制作流程,大致和陶瓷基板的制作流程接近,需要做烧结工艺,厚膜工艺,薄膜工艺因此具的制作流程和细节有所不同。氮化铝陶瓷基板制作流程详见文章“关于氧化铝陶瓷基板这个八个方面你知道几个?” 2,氮化铝陶瓷基板研磨 氮化铝陶瓷电路板的制作流程是非常复杂的,第一步就是氮化铝陶瓷电路板的表面处理,也叫作研磨,其作用是去除其表面的附着物以及平整度的改善。 众所周知,氮化铝陶瓷基板会比氧化铝陶瓷电路板的硬度高很多,遇到比较薄的板厚要求的时候,研磨就是一个非常难得事情了,要保证氮化铝陶瓷电路板不会碎裂,还要达到尺寸精度和表面粗糙度的要求,需要专业的人操作。 不同的研磨方式对氮化铝陶瓷电路板的平整度、生产率、成品率的影响都是很大的,而且后续的工序是没办法提高基材的几何形状的精度。所以氮化铝陶瓷电路板的制作选用的都是离散磨料双面研磨,对于生产企业来讲整个工序的成本会提升很多,但是为了使客户得到比较完美的氮化铝陶瓷电路板。 另外研磨液是一种溶于水的研磨剂,能够很好的做到去油污,防锈,清洁和增光效果,所以可以让氮化铝陶瓷电路板超过原本的光泽。然而如今国内市场上的一些氮化铝

陶瓷电路板仍旧不够完美,例如产品的流痕问题,是困扰氮化铝陶瓷电路板加工行业的难题。主要还是没有办法达到比较好的成本控制和生产工艺。 3,氮化铝陶瓷基板切割打孔 金瑞欣特种电路采用是激光切割打孔,采用激光切割打孔的优点: ●采用皮秒或者飞秒激光器,超短脉冲加工无热传导,适于任意有机&无机材料的高 速切割与钻孔,小10μm的崩边和热影响区。 ●采用单激光器双光路分光技术,双激光头加工,效率提升一倍。 ●CCD视觉预扫描&自动抓靶定位、大加工范围650mm×450mm、XY平台拼接精 度≤±3μm。 ●支持多种视觉定位特征,如十字、实心圆、空心圆、L型直角边、影像特征点等。 ●自动清洗、视觉检测分拣、自动上下料。 ●8年激光微细加工系统研发设计技术积淀、性能稳定、无耗材。 二,氮化铝陶瓷基板加工制造工艺 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。 1,氮化铝陶瓷的湿法成型工艺 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料浆均匀流到或涂到支撑板上,或用刀片均匀的刷到支撑面上,形成浆膜,经干燥形成一定厚度的均匀的素坯

氮化硅陶瓷的制作流程

一种氮化硅陶瓷,各组分及组分的重量份数如下:氮化硅80100份、氧化镁2030份、氧化铝1518份、氟化镁2025份、三氧化二铁1518份、高岭土58份、聚乙二醇58份、硅烷偶联剂25份、水3040份。本技术提出的氮化硅陶瓷耐磨性好、韧性好、润滑性好,使用寿命长,其抗蠕变性提高三个数量级。 权利要求书 1.一种氮化硅陶瓷,其特征在于各组分及组分的重量份数如下:氮化硅80-100份、氧化镁20-30份、氧化铝15-18份、氟化镁20-25份、三氧化二铁15-18份、高岭土5-8份、聚乙二醇5-8份、硅烷偶联剂2-5份、水30-40份。 2.根据权利要求1所述的氮化硅陶瓷,其特征在于各组分及组分的重量份数如下:氮化硅84份、氧化镁23份、氧化铝16份、氟化镁22份、三氧化二铁16份、高岭土6份、聚乙二醇6份、硅烷偶联剂3份、水33份。 3.根据权利要求1所述的氮化硅陶瓷,其特征在于各组分及组分的重量份数如下:氮化硅87份、氧化镁28份、氧化铝17份、氟化镁24份、三氧化二铁17份、高岭7份、聚乙二醇7份、硅烷偶联剂4份、水36份。 技术说明书 一种氮化硅陶瓷 技术领域

本技术属于氮化硅陶瓷材料领域,特别是涉及一种氮化硅陶瓷。 背景技术 目前通道、管道用的材料有铝合金材料、陶瓷等,铝合金材料耐磨性差,槽道容易消失,影响色选精度,要经常更换,成本高;目前所用的陶瓷材料脆性大,耐磨性不太高,不耐冷热刺激,耐酸碱性差,因此需要研究耐磨性好,硬度高,韧性好,耐震动,耐热,耐腐蚀等性能优异的陶瓷材料,以降低成本。 技术内容 针对现有陶瓷材料的缺陷,本技术的目的在于提出一种耐磨性好、润滑性好、使用寿命长的氮化硅陶瓷。 本技术的目的是采用以下技术方案来实现。依据本技术提出的一种氮化硅陶瓷,各组分及组分的重量份数如下:氮化硅80-100份、氧化镁20-30 份、氧化铝15-18份、氟化镁20-25份、三氧化二铁15-18份、高岭土5-8 份、聚乙二醇5-8份、硅烷偶联剂2-5份、水30-40份。 本技术的目的还采用以下技术措施来进一步实现。 所述氮化硅陶瓷,各组分及组分的重量份数如下:氮化硅84份、氧化镁23份、氧化铝16份、氟化镁22份、三氧化二铁16份、高岭土6份、聚乙二醇6份、硅烷偶联剂3份、水33份。 所述氮化硅陶瓷,各组分及组分的重量份数如下:氮化硅87份、氧化镁28份、氧化铝17份、氟化镁24份、三氧化二铁17份、高岭7份、聚乙二醇7份、硅烷偶联剂4份、水36份。 本技术提出的氮化硅陶瓷耐磨性好、韧性好、润滑性好,使用寿命长,其抗蠕变性提高三个数量级。 上述说明仅是本技术技术方案的概述,为了能够更清楚了解本技术的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,

氮化铝综述

AlN陶瓷 0909404045 糜宏伟摘要:氮化铝陶瓷的结构性能,制备工艺即粉末的合成,成形,烧结几个方面详细介绍了氮化铝陶瓷的研究状况,指出低成本的粉末制备工艺和氮化铝陶瓷的复杂形状成形技术是目前很有价值的氮化铝陶瓷的研究方向。 关键词:氮化铝陶瓷制备工艺应用 氮化铝(AlN)是一种具有六方纤锌矿结构的共价晶体,晶格常数a=3.110?,c=4.978?。Al 原子与相邻的N 原子形成歧变的[AlN4]四面体,沿c 轴方向 Al-N 键长为1.917?, 另外3 个方向的Al-N 键长为1.885?。AlN 的理论密度为3.26g/cm3。氮化铝陶瓷综合性能优良,非常适用于半导体基片和结构封装材料。在电子工业中的应用潜力非常巨大。另外氮化铝还耐高温,耐腐蚀,不为多种熔融金属和融盐所浸润。因此,可用作高级耐火材料和坩埚材料也可用作防腐蚀涂层,如腐蚀性物质的容器和处理器的里衬等,粉末还可作为添加剂加入各种金属或非金属中来改善这些材料的性能,高纯度的氮化铝陶瓷呈透明状,可用作电子光学器件,还具有优良的耐磨耗性能,可用作研磨材料和耐磨损零件。 1 粉末的制备 AlN粉末是制备AlN陶瓷的原料。它的纯度,粒度,氧含量及其它杂质含量,对制备出的氮化铝陶瓷的热导率以及后续烧结,成形工艺有重要影响。一般认为,

要获得性能优良的AlN陶瓷材料,必须首先制备出高纯度,细粒度,窄粒度分布,性能稳定的AlN粉末。目前,氮化铝粉末的合成方法主要有3种:铝粉直接氮化法,碳热还原法,自蔓延高温合成法。其中,前2种方法已应用于工业化大规模生产,自蔓延高温合成法也开始在工业生产中应用。 1.1 铝粉直接氮化法 直接氮化法就是在高温氮气氛围中,铝粉直接与氮气化合生成氮化铝粉末,反应温度一般在800~1200℃化学反应式为: 铝粉直接氮化法优点是原料丰富,工艺简单,适宜大规模生产。目前已经应用于工业生产。但是该方法也存在明显不足,由于铝粉氮化反应为强放热反应,反应过程不易控制,放出的大量热量易使铝形成融块,阻碍氮气的扩散,造成反应不完全,反应产物往往需要粉碎处理,因此难以合成高纯度,细粒度的产品。 1.2 碳热还原法 碳热还原法的是将氧化铝粉末和碳粉的混合粉末在高温下1400~1800℃的流动N2气中发生还原氮化反应生成AlN粉末,反应式为: 为了提高反应速度和转化率,一般要求加入过量的碳。反应后过量的碳可在600~700℃的空气中氧化除去。该方法的优点是合成粉末纯度高,性能稳定,粉末粒度细小均匀,具有良好的成形,烧结性能,但该反应进行的温度高,合成时间长,同时需要二次除碳工艺。因此,工艺复杂,成本高。许多研究表明,碳热还原法合成氮化铝粉末的质量和氮化温度与原料的种类和性能密切相关,采用不同种类的原料,氮化温度相差可达200℃ 1.3 自蔓延高温合成法 自蔓延高温合成法是近年来发展起来的一种新型的氮化铝粉末制备方法。其实质就是铝粉的直接氮化。它充分利用了铝粉直接氮化为强放热反应的特点,将铝粉于氮气中点燃后,利用Al与N2之间的高化学反应热使反应自行维持下

氮化铝陶瓷基板的应用和价格

氮化铝陶瓷基板的应用和价格 无论在5G领域还是半导体,亦或是大功率模组等领域,氮化铝陶瓷基板的应用越发受到市场的亲睐。氮化铝陶瓷基板相当于氧化铝陶瓷基板有更好的导热性和机械性能,因此在价格方面有要比氧化铝陶瓷基板或者普通PCB板要贵一些。今天小编就来分享一下,氮化铝陶瓷基板的应用和价格。 一,氮化铝陶瓷基板为何比一般的陶瓷板导热性更高? 陶瓷基板中氧化铝陶瓷基板和氮化铝陶瓷基板是目前市面上需求较大的陶瓷基板,氧化铝陶瓷基板的导热一般在30~50W,氮化铝陶瓷基板则可以去掉190W甚至更高。 二,氮化铝陶瓷基板的应用范围 1,氮化铝陶瓷基板在半导体应用 半导体方面集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明应用、大功率电源转换等领域都需要较好的散热功能,普通FR4玻纤板导热很低,容易导致线路板短路等问题。氮化铝陶瓷基板较好导热性能和电器性能能解决应用产品出现散热不足的问题。 2,氮化铝陶瓷基板的应用-5g通信领域 随着通讯领域迭代升级步伐不断加速,4G进入后周期,5G将助陶瓷基板行业进一步发展繁荣陶瓷基板市场。目前4G网络已基本实现全球覆盖,运营商进入4G后周期。截至2017年第三季度,全球224个国家和地区中,已有200个国家和地区建成了644个LTE公共网络,LTE 用户数达到23.6亿,平均每4个移动用户中就有一名LTE用户。截至2017年上半年,我国4G 基站总量达到341万个,4G用户总数达到8.85亿,渗透率达到65%。 5G通讯射频领域前端主要包括天线振子、高频5G氮化铝陶瓷基板、滤波器和PA(功率放大器)等核心部件。由于大规模天线(MassiveMIMO)技术和有源天线(AAU)技术的广泛应用,射

氮化硅陶瓷材料的制备及应用

氮化硅陶瓷材料的制备及应用 氮化硅,子式为Si3N4,是一种重要的结构陶瓷材料。它是一种超硬物质,本身具有润滑性,并且耐磨损,为原子晶体;高温时抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击,在空气中加热到1 000 ℃以上,急剧冷却再急剧加热,也不会碎裂。正是由于氮化硅陶瓷具有如此优异的特性,人们常常利用它来制造轴承、气轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。如果用耐高温而且不易传热的氮化硅陶瓷来制造发动机部件的受热面,不仅可以提高柴油机质量,节省燃料,而且能够提高热效率。我国及美国、日本等国家都已研制出了这种柴油机 一、材料的制备 Si3N4 陶瓷的制备技术在过去几年发展很快,制备工艺主要集中在反应烧结法、热压烧结法和常压烧结法、气压烧结法等类型. 由于制备工艺不同,各类型氮化硅陶瓷具有不同的微观结构(如孔隙度和孔隙形貌、晶粒形貌、晶间形貌以及晶间第二相含量等). 因而各项性能差别很大 . 要得到性能优良的Si3N4 陶瓷材料,首先应制备高质量的Si3N4 粉末. 用不同方法制备的Si3N4 粉质量不完全相同,这就导致了其在用途上的差异,许多陶瓷材料应用的失败,往往归咎于开发者不了解各种陶瓷粉末之间的差别,对其性质认识不足. 一般来说,高质量的Si3N4 粉应具有α相含量高,组成均匀,杂质少且在陶瓷中分布均匀,粒径小且粒度分布窄及分散性好等特性. 好的Si3N4 粉中α相至少应占90%,这是由于Si3N4 在烧结过程中,部分α相会转变成β相,而没有足够的α相含量,就会降低陶瓷材料的强度. 1、反应烧结法( RS) 是采用一般成型法,先将硅粉压制成所需形状的生坯,放入氮化炉经预氮化(部分氮化)烧结处理,预氮化后的生坯已具有一定的强度,可以进行各种机械加工(如车、刨、铣、钻). 最后,在硅熔点的温度以上;将生坯再一次进行完全氮化烧结,得到尺寸变化很小的产品(即生坯烧结后,收缩率很小,线收缩率< 011% ). 该产品一般不需研磨加工即可使用. 反应烧结法适于制造形状复杂,尺寸精确的零件,成本也低,但氮化时间很长. 2、热压烧结法( HPS) 是将Si3N4 粉末和少量添加剂(如MgO、Al2O3、MgF2、Fe2O3 等) ,在1916 MPa以上的压强和1600 ℃以上的温度进行热压成型烧结. 英国和美国的一些公司采用的热压烧结Si3N4 陶瓷,其强度高达981MPa以上. 烧结时添加物和物相组成对产品性能有很大的影响. 由于严格控制晶界相的组成,以及在Si3N4 陶瓷烧结后进行适当的热处理,所以可以获得即使温度高达1300 ℃时强度(可达490MPa以上)也不会明显下降的Si3N4系陶瓷材料,而且抗蠕变性可提高三个数量级. 若对Si3N4 陶瓷材料进行1400———1500 ℃高温预氧化处理,则在陶瓷材料表面上形成Si2N2O相,它能显著提高Si3N4 陶瓷的耐氧化性和高温强度. 热压烧结法生产的Si3N4 陶瓷的机械性能比反应烧结的Si3N4 要优异,强度高、密度大. 但制造成本高、烧结设备复杂,由于烧结体收缩大,使产品的尺寸精度受到一定的限制,难以制造复杂零件,只能制造形状简单的零件制品,工件的机械加工也较困难. 3、常压烧结法( PLS) 在提高烧结氮气氛压力方面,利用Si3N4 分解温度升高(通常在N2 = 1atm气压下,从

从基材性能告诉你氮化铝和氧化铝陶瓷基板工艺有什么不同

从基材性能告诉你氮化铝和氧化铝陶瓷基板工艺有什么不同 氮化铝陶瓷基板和氧化铝陶瓷基板都同属于陶瓷基板,他们的制作工艺大致是一样的,都有都才可以采用薄膜工艺和厚膜工艺,DBC工艺、HTCC工艺和LTCC工艺,那么不同的什么呢? 氮化铝和氧化铝陶瓷基板工艺的不同主要是因为基材的性能和结构决定了,他们烧结温度的不同。 氮化铝陶瓷基板的结构和性能原理: 1、氮化铝陶瓷(Aluminium Nitride Ceramic)是以氮化铝(AIN)为主晶相的陶瓷。 2、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。 3、化学组成AI65.81%,N34.19%,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℃。 4、为一种高温耐热材料。热膨胀系数(4.0-6.0)X10(-6)/℃。 5、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。 6、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。

氧化铝陶瓷基板的结构和性能: 1、氧化铝陶瓷是一种以氧化铝(Al2O3)为主体的陶瓷材料,用于厚膜集成电路。 2、氧化铝陶瓷有较好的传导性、机械强度和耐高温性。需要注意的是需用超声波进行洗涤。 3、氧化铝陶瓷是一种用途广泛的陶瓷,因为其优越的性能,在现代社会的应用已经越来越广泛,满足于日用和特殊性能的需要。 对比可知:氮化铝和氧化铝陶瓷基板工艺的最大区别主要是烧结温度的区别。 氮化铝陶瓷基板是氧化铝陶瓷基板5-8倍,能耐2200℃的极的级热,导热可达260W/(m.k),氧化铝陶瓷基板导热一般在30W/(m.k)左右,好的可以做到50W/(m.k).氮化铝陶瓷陶瓷可以加工更加精密的线路,耐高温,更耐压,制作工艺相对氧化铝陶瓷基板而已烧结的温度把控是不一样的。如果是一个需要用氮化铝陶瓷基板的高精密线路板,用氧化铝陶瓷基板来替代,那肯定会造成基材大量的耗费,制作的难度增加,良品率和低。 以上是小编讲述的氮化铝和氧化铝陶瓷基板工艺不同点的阐述,希望可以解答这个问题。更多陶瓷基板的工艺问题可以咨询金瑞欣特种电路,金瑞欣是专业的陶瓷基板生产厂家,拥有十多年陶瓷基板的行业经验和制作经验。

从四个维度充分了解氮化铝陶瓷

从四个维度充分了解氮化铝陶瓷氮化铝陶瓷在电子电路方面应用广泛,今天小编就从氮化铝陶瓷特性、产品应用、介电常数、以及加工方法方面全面阐述氮化铝陶瓷。 氮化铝陶瓷特性 氮化铝陶瓷(Aluminum Nitride Ceramic)是以氮化铝(AIN)为主晶相的陶瓷。特性导热高、绝缘性好、介电常数低等特点。主要有以下四个性能指标: (1)热导率高(约320W/m·K),接近BeO和SiC,是Al2O3的5倍以上; (2)热膨胀系数(4.5×10-6℃)与Si(3.5-4×10-6℃)和GaAs(6×10-6℃)匹配; (3)各种电性能(介电常数、介质损耗、体电阻率、介电强度)优良; (4)机械性能好,抗折强度高于Al2O3和BeO陶瓷,可以常压烧结; (5)光传输特性好; (6)无毒。 氮化铝陶瓷介电常数低有什么优势? 一般而言,介电常数是会随温度变化的,在0-70度的温度范围内,其最大变化范围可以达到20%。介电常数的变化会导致线路延时10%的变化,温度越高,延时越大。介电常数还会随信号频率变化,频率越高介电常数越小。介电常数(Dk,ε,Er)决定了电信号在该介质中传播的速度。电信号传播的速度与介电常数平方根成反比。介电常数越低,信号传送速度越快。氮化铝陶瓷的介电常数(25℃为8.8MHz),传输是速度是很快的。可以和罗杰斯等高频板材一起做成高频陶瓷pcb。 氮化铝陶瓷都应用在哪些领域?氮化铝陶瓷制品都有哪些? 一制作成氮化铝陶瓷基片,作为陶瓷电路板的基板。

二,氮化铝陶瓷基片,热导率高,膨胀系数低,强度高,耐高温,耐化学腐蚀,电阻率高,介电损耗小,是理想的大规模集成电路散热基板和封装材料。 三,通过AIN陶瓷的金属化,可替代有毒性的氧化铍瓷在电子工业中广泛应用。 四,利用AIN陶瓷耐热耐熔体侵蚀和热震性,可制作GaAs晶体坩埚、Al 蒸发皿、磁流体发电装置及高温透平机耐蚀部件,利用其光学性能可作红外线窗口。氮化铝薄膜可制成高频压电元件、超大规模集成电路基片等。 氮化铝陶瓷用什么加工成型和烧结? 一、常见的AlN坯体成型方法 由氮化铝粉末制备氮化铝陶瓷坯体,需要利用成型工艺把粉体制备成坯体,然后再进行烧结工作。氮化铝成型工艺主要有干压成型、等静压成型、流延法成型和注射成型等。 1、干压成型图2为干压成型机。干压成型(轴向压制成型)是将经表面活性剂改性等预处理的AlN粉体加入至金属模具中,缓慢施加压力使其成为致密的坯体成型工艺。实质是借助外部施压,依靠AlN粉末颗粒之间的相互作用力使坯体保持一定的形状和致密度高致密坯体,其有利于陶瓷烧结,可以降低烧结温度,提高陶瓷致密度。由于AlN粉末易水解,干压成型中常用的水-聚乙烯醇(PVA)不能用于AlN粉末的压制,可选用石蜡与有机溶剂代替。 优点:干压成型法操作简单,工艺环节少,效率高。缺点:不能压制复杂几何形状的坯体;需严格控制压力大小,过大或过小均不利于得到高致密度AlN 陶瓷烧结件。 2.,等静压成型

氮化铝陶瓷基板市场分析

氮化铝陶瓷基板市场分析 氮化铝陶瓷基板是陶瓷基板里面常见的陶瓷基板,在大功率方面散热起到了很好的作用。氮化铝陶瓷基板的市场有它不可替代的作用,今天主要从氮化铝陶瓷基板的性能和应用以及陶瓷基板市场趋势三个方面阐述氮化铝陶瓷基板。 氮化铝陶瓷基板的性能和应用 1,氮化铝粉末纯度高,粒径小,活性大,是制造高导热氮化铝陶瓷基片的主要原料。 2、氮化铝陶瓷基片,热导率高,膨胀系数低,强度高,耐高温,耐化学腐蚀,电阻率高,介电损耗小,是理想的大规模集成电路散热基板和封装材料。 3、氮化铝硬度高,超过传统氧化铝,是新型的耐磨陶瓷材料,但由于造价高,只能用于磨损严重的部位. 4、利用AIN陶瓷耐热耐熔体侵蚀和热震性,可制作GaAs晶体坩埚、Al蒸发皿、磁流体发电装置及高温透平机耐蚀部件,利用其光学性能可作红外线窗口。氮化铝薄膜可制成高频压电元件、超大规模集成电路基片等。 5、氮化铝耐热、耐熔融金属的侵蚀,对酸稳定,但在碱性溶液中易被侵蚀。AIN 新生表面暴露在湿空气中会反应生成极薄的氧化膜。利用此特性,可用作铝、铜、银、铅等金属熔炼的坩埚和烧铸模具材料。AIN陶瓷的金属化性能较好,可替代有毒性的氧化敏瓷在电子工业中广泛应用。 氮化铝陶瓷基板的市场趋势 无论是氧化铝陶瓷基板还是氮化铝陶瓷基板目前在散热方面的突出特性,以及好的绝缘性,耐腐蚀性。随着制作成本的降低,工艺的成熟。

氮化铝陶瓷是一种高温耐热材料,其热导率高,较氧化铝陶瓷高5倍以上,膨胀系数低,与硅性能一致。使用氮化铝陶瓷为主要原材料制造而成的基板,具有高热导率、低膨胀系数、高强度、耐腐蚀、电性能优、光传输性好等优异特性,是理想的大规模集成电路散热基板和封装材料。随着我国电子信息产业蓬勃发展,我国市场对PCB基板的需求不断上升,氮化铝陶瓷基板凭借其优异性能,市场占有率正在不断提升。 氮化铝陶瓷基板行业进入技术壁垒高,全球市场中,具有批量化生产能力的企业主要集中在日本,日本企业在国际氮化铝陶瓷基板市场中处于垄断地位,此外,中国台湾地区也有部分产能。随着中国电子信息产业快速发展,技术水平不断提高,国内市场对氮化铝陶瓷基板的需求快速上升,在市场的拉动下,进入行业布局的企业开始增多,但现阶段我国拥有量产能力的企业数量依然极少。 根据新思界产业研究中心发布的《2019-2023年氮化铝陶瓷基板行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,氧化层会对氮化铝陶瓷的热导率产生影响,在基板生产过程中,其加工工艺需进行严格把控,才能保证氮化铝陶瓷基板的优异性能。尽管我国氮化铝陶瓷基板行业在研究领域已经取得一定成果,与国际先进水平的差距不断缩小,但批量生产能力依然不足,金瑞欣以及部分台湾企业氮化铝陶瓷基板产量无法满足国内市场需求,我国氮化铝陶瓷基板市场对外依赖度高。更多氮化陶瓷基板的问题可以咨询金瑞欣特种电路。

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