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氮化铝烧结难度大 高端产品依赖进口

2019-02-14 14:53      责任编辑:陈晨    来源:www.newsijie.com    点击:
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氮化铝烧结难度大 高端产品依赖进口
 
        随着电子整机和电子元器件朝着微型、轻量、高速、高效、高集成度、高可靠性和大功率输出等方向快速发展,器件单位体积内所产生的热量急剧增加,这对基片和封装材料的散热提出了更高要求。如果热量不能由基板及时散发出去,器件将难以正常工作,严重情况下,甚至会烧毁。与其它材料比较而言,氮化铝综合性能优异,是新一代高集成度和功率器件理想的基板和封装材料。
 
        由于氮化铝属于共价化合物,熔点高,原子自扩散系数小,因此,纯净的氮化铝粉末在通常的烧结温度下很难烧结致密,而致密度不高的材料很难具有较高的热导率。除了致密度外,另一个影响氮化铝陶瓷热导率的因素是杂质含量,尤其是氧含量。由于氮化铝对氧有强烈的亲合力,部分氧会固溶入氮化铝的点阵中,从而形成铝空位。产生的铝空位散射声子,降低了声子的平均自由程,从而导致热导率下降。
 
        氮化铝陶瓷的烧结工艺是制备高质量氮化铝陶瓷基板的关键,而氮化铝的烧结相当困难,极易出现氮化铝瓷片生烧、翘曲、变色和色斑等现象。据新思界产业研究中心发布的《2019-2023年中国氮化铝行业市场行情监测及未来发展前景研究报告》,要制备高热导率的氮化铝陶瓷,在烧结工艺中必须解决2个问题:第一是要提高材料的致密度;第二是在高温烧结时,要尽量避免氧原子溶入氮化铝的晶格中。通常采用的烧结方式是引入烧结助剂、放电等离子烧结烧结以及微波烧结氮化铝陶瓷。
 
        放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,SPS)是一种新颖的具有独特技术优势的烧结技术,在促进氮化铝烧结致密化和降低制备成本方面具有很大的发展潜力。添加Y2O3或Sm2O3可显著促进氮化铝的烧结,采用100℃/min的升温速率,在1650-1700℃下保温5min均可得到接近理论密度的试样,比同样烧结条件下的纯氮化铝提高了10%以上。由此可见,SPS烧结和引入烧结助剂均有利于氮化铝粉体的烧结。
 
        微波烧结(Microwave Sintering)是一种新型、高效的烧结技术,具有传统烧结技术无可比拟的优越性。采用微波烧结技术在较高烧结温度(1850℃)下制备得到氮化铝透明陶瓷。但是受微波烧结设备的限制,通常很难获得较低的烧结温度,因此,有必要开展微波低温烧结工艺制备氮化铝透明陶瓷的研究。
 
        新思界行业研究员表示,中国氮化铝行业发展时间短、底子薄,生产研发比较落后,能够实现量产高端氮化铝的企业极少,进口依赖程度非常高。未来,受市场需求牵引力加大、中低端技术日趋成熟等因素影响,我国氮化铝产品将向高性能及多样化的方向发展,集中优势加强高端氮化铝技术的研发,根据客户多样化、需求专业性强的特点,满足用户多方面、多层次的需求,从而降低高端产品的进口依赖程度。
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