高導熱氮化鋁陶瓷基板的燒結工藝

    隨著大功率和超大規模集成電路的發展，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點，因此成為優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，發現溫度的升高有利于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AlN陶瓷基片產品的商業化生產。 
  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揮亞微米級和納米級粉末的性能，具有很強的發展前景。

  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，氮化鋁陶瓷加工聯系鈞杰陶瓷：13699899025。