氮化鋁具有導熱系數高、電絕緣性好、介電常數低、無毒等特性。具有廣闊的應用前景。特別是隨著大功率、超大規模集成電路的發展,集成電路與基板之間的散熱問題變得越來越重要。因此,基板必須具有較高的熱導率和電阻率。
為了滿足這一要求,國內外研究人員開發了一系列高性能陶瓷基板材料,主要包括Al2O3、BeO、AlN、BN、Si3N4和SiC。氮化鋁是一種綜合性能非常好的新型先進陶瓷材料,被認為是新一代高集成度半導體襯底和電子器件的理想封裝材料。
燒結工藝是氮化鋁陶瓷制備的重要階段,它直接影響陶瓷的微觀結構,如晶粒尺寸和分布、孔隙率和晶界體積分數。因此,燒結技術已成為制備高質量氮化鋁陶瓷的關鍵技術。氮化鋁陶瓷常用的燒結工藝有無壓燒結、熱壓燒結、放電等離子燒結、微波燒結等。
微波燒結是通過吸收微波能量進行自加熱。加熱過程在坯體的整個體積內同時進行,升溫迅速,溫度場均勻。另外,微波燒結本身也是一種活化燒結過程,因此整個加熱燒結時間,特別是高溫反應時間大大縮短。這些特性有利于提高致密化速度,有效抑制晶粒長大,從而獲得傳統燒結方法無法獲得的獨特性能和結構,因此具有良好的發展前景。
微波燒結是一種新型高效的燒結技術,具有傳統燒結工藝無法比擬的優勢。無任何燒結添加劑的微波燒結被認為是制備氮化鋁透明陶瓷的一種非常有前途的低成本技術途徑。然而,由于微波燒結設備的限制,通常難以獲得較低的燒結溫度。因此,有必要開展利用微波低溫燒結技術制備氮化鋁透明陶瓷的研究。氮化鋁是一種熔點高、原子自擴散系數小的共價化合物。因此,純氮化鋁陶瓷難以燒結致密,難以獲得較高的導熱系數和機械強度。因此,AlN陶瓷的燒結需要保護氣氛和加入少量燒結助劑。目前,最常用的是在氮氣保護下用燒結添加劑常壓燒結。
【本文標簽】 氮化鋁;陶瓷燒結;微波燒結
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