多孔氮化铝

氮化铝陶瓷的制备技术：压制成形的三个阶段：一阶段，主要是颗粒的滑动和重排，无论是一般的粉体或者造粒后的粉体，其填充于模具中的很初结构中都含有和颗粒尺寸接近或稍小的空隙。第二阶段，颗粒接触点部位发生变形和破裂，当压力超过颗粒料的表观屈服应力时，颗粒发生变形使得颗粒间空隙减小，随着颗粒的变形，坯体体积很大空隙尺寸减少，塑性低的致密粒料对应的屈服应力大，达到相同致密度所需要更高的压力。第三阶段，坯体进一步密实与弹性压缩，这一阶段起始于高压力阶段，但密度提高幅度较小，此阶段发生一定程度的弹性压缩，这种弹性压缩过大，则在脱模后会造成应力开裂与分层。模压成型的优点是成型坯体尺寸准确、操作简单、模压坯体中粘结剂含量较少、干燥和烧成收缩较小，特别适用于制备形状简单、长径比小的制品。但是，这种传统的成型方法效率低，且制得的AlN陶瓷零部件的尺寸精度取决于所用模具的精度，而高精度模具的制备成本较高。氮化铝陶瓷基片是理想的大规模集成电路散热基板和封装材料。多孔氮化铝

热压烧结：即在一定压力下烧结陶瓷，可以使加热烧结和加压成型同时进行。无压烧结：常压烧结氮化铝陶瓷一般温度范围为1600-2000℃，适当升高烧结温度和延长保温时间可以提高氮化铝陶瓷的致密度。微波烧结：微波烧结也是一种快速烧结法，利用微波与介质的相互作用产生介电损耗而使坯体整体加热的烧结方法。放电等离子烧结：融合等离子活化、热压、电阻加热等技术，具有烧结速度快，晶粒尺寸均匀等特点。自蔓延烧结：即在超高压氮气下利用自蔓延高温合成反应直接制备AlN陶瓷致密材料。但由于高温燃烧反应下原料中的Al易熔融而阻碍氮气向毛坯内部渗透， 难以得到致密度高的AlN陶瓷。以上5中烧结工艺中，热压烧结是目前制备高热导率致密化AlN陶瓷的主要工艺。多孔氮化铝氮化铝是高温和高功率的电子器件的理想材料。

目前发现的适合作为烧结助剂的材料有Y2O3、CaO、Li2O、BaO、MgO、SrO2、La2O3、HfO2和CeO2等不与AlN发生反应的氧化物，以及一些稀土金属与碱土金属的氟化物和少量具有还原性的化合物（CaC2、YC2、TiO2、ZrO2、TiN等）。单独采用某种单一的烧结助剂，在常压下烧结通常需要高于1800℃的温度，利用复合助剂，设计合理的助剂及配比，可以进一步有效降低烧结温度，也是目前普遍采用的一种氮化铝低温烧结方法。氮化铝陶瓷基板电子封装领域的应用范围越来越广，目前也有一些国内企业在这个领域有所建树，然而相对于早已接近红海的海外市场，我国的氮化铝陶瓷基板的发展仍处于起步阶段，在高性能粉体及高导热基板的制备生产上仍有一定的差距。深入了解材料的作用机理，从根源上“对症下药”，才能让我国的陶瓷基板产业更上一个台阶。

喂料体系的流变性能对注射成形起着至关重要的作用，优良的喂料体系应该具备低粘度、度和良好的温度稳定性。在成型工艺工程中，既要使喂料具有良好的流动性，能完好地填充模具，同时也应有合适的粘度，避免两相分离，温度过高则容易引起粘结剂的分解，分解出的气体易造成坯体内部气孔；温度过低则粘度过高，喂料流动性差，造成充模不完全。注射压力也对生坯质量有较大影响，压力过低则不能完全排空模具型腔内的气体，造成注射不饱满，压力过高则造成生坯应力较大，不易脱模以及脱模后应力的释放造成坯体的变形及开裂。注射速度也对坯体质量有较大影响，较低则喂料填充模具过慢，填充过程中冷却后流动性降低，不能完整填充模具，注射速度过高则容易造成喷射及两相分离，造成零件表面流纹痕。综上所述，应综合考虑并选择适合的注射参数，制备出完好的氮化铝陶瓷生坯。由于铝和氮的原子序数小，氮化铝本身具有很高的热导率。

随着电子和光电行业蓬勃发展，电子产品的功能越发，同时体积也越来越小，使集成电路(IC)和电子系统在半导体工业上也朝向高集成密度以及高功能化的方向发展。目前，封装基板材料主要采用氧化铝陶瓷或高分子材料，但随着对电子零件的承载基板的要求越来越严格，它们的热导率并不能满足行业的需求，而AlN因具有良好的物理和化学性能逐步成了封装材料的首要选择。氮化铝陶瓷室温比较强度高，且不易受温度变化影响，同时热导率高（比氧化铝高5-8倍）且热膨胀系数低，所以耐热冲击好，能耐2200℃的极热，是一种优良的耐热冲材料及热交换材料，作为热交换材料，可望应用于燃气轮机的热交换器上。复合材料，环氧树脂/AlN复合材料作为封装材料，需要良好的导热散热能力，且这种要求愈发严苛。多孔氮化铝

高温自蔓延合成法的本质与铝粉直接氮化法相同，但该法不需要在高温下对Al粉进行氮化。多孔氮化铝

氮化铝的应用：应用于衬底材料，AlN晶体是GaN、AlGaN以及AlN外延材料的理想衬底。与蓝宝石或SiC衬底相比，AlN与GaN热匹配和化学兼容性更高、衬底与外延层之间的应力更小。因此，AlN晶体作为GaN外延衬底时可大幅度降低器件中的缺陷密度，提高器件的性能，在制备高温、高频、高功率电子器件方面有很好的应用前景。另外，用AlN晶体做高铝（Al）组份的AlGaN外延材料衬底还可以有效降低氮化物外延层中的缺陷密度，极大地提高氮化物半导体器件的性能和使用寿命。基于AlGaN的高质量日盲探测器已经获得成功应用。多孔氮化铝