高導(dǎo)熱氮化鋁陶瓷基板的燒結(jié)工藝

    隨著大功率和超大規(guī)模集成電路的發(fā)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(dǎo)熱率和電阻率。氮化鋁具有高熱導(dǎo)率、高溫絕緣性和優(yōu)良的介電性能、良好的耐腐蝕性、與半導(dǎo)體Si相匹配的膨脹性能等優(yōu)點(diǎn)，因此成為優(yōu)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(yè)精密加工各種陶瓷材料，氮化鋁陶瓷是我們最經(jīng)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(jié)工藝。氮化鋁陶瓷精密加工聯(lián)系：136 998 99025。
    氮化鋁陶瓷基板的燒結(jié)工藝
  燒結(jié)助劑及其添加方式  燒結(jié)助劑主要有兩方面的作用：一方面形成低熔點(diǎn)物相，實(shí)現(xiàn)液相燒結(jié)，降低燒結(jié)溫度，促進(jìn)坯體致密化；另一方面，高熱導(dǎo)率是AlN基板的重要性能，而實(shí)際AlN基板中由于存在氧雜質(zhì)等各種缺陷，熱導(dǎo)率低于其理論值，加入燒結(jié)助劑可以與氧反應(yīng)，使晶格完整化，進(jìn)而提高熱導(dǎo)率。

  常用的燒結(jié)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(jié)助劑燒結(jié)能力往往很有限，通常要配合1800℃以上燒結(jié)溫度、較長燒結(jié)時(shí)間及較多含量的燒結(jié)助劑等條件。燒結(jié)過程中如果僅只采用一種燒結(jié)助劑，所需要的燒結(jié)溫度難以降低，生產(chǎn)成本較高。二元或多元燒結(jié)助劑各成分間相互促進(jìn)，往往會(huì)得到更加明顯的燒結(jié)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(qū)體原位生成燒結(jié)助劑。后者所生成的燒結(jié)助劑組元分布更為均勻，顆粒更為細(xì)小，比表面能更大。
  燒結(jié)溫度  燒結(jié)溫度的提高有助于提高AlN陶瓷的熱導(dǎo)率及強(qiáng)度。氮化鋁陶瓷在1500~1800℃范圍內(nèi)燒結(jié)，發(fā)現(xiàn)溫度的升高有利于AlN陶瓷材料熱導(dǎo)率的增大，得到的AlN陶瓷熱導(dǎo)率從76.9W/(m·K)升高到了113.9W/(m·K)。

  在燒結(jié)爐中，燒結(jié)溫度的均勻性深刻影響著AlN陶瓷。燒結(jié)溫度均勻性的研究也為大批量生產(chǎn)、降低生產(chǎn)成本提供了保障，有利于實(shí)現(xiàn)AlN陶瓷基片產(chǎn)品的商業(yè)化生產(chǎn)。 
  燒結(jié)方法 AlN陶瓷基片一般采用無壓燒結(jié)，該燒結(jié)方法是一種最普通的燒結(jié)，雖然工藝簡單、成本較低、可制備形狀復(fù)雜，但燒結(jié)溫度一般偏高，再不添加燒結(jié)助劑的情況下，一般無法制備高性能陶瓷基片。
  傳統(tǒng)燒結(jié)方式一般通過外部熱源對(duì)AlN坯體進(jìn)行加熱，熱傳導(dǎo)不均且速度較慢，將影響燒結(jié)質(zhì)量。微波燒結(jié)通過坯體吸收微波能量從而進(jìn)行自身加熱，加熱過程是在整個(gè)材料內(nèi)部同時(shí)進(jìn)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(jié)技術(shù)能充分發(fā)揮亞微米級(jí)和納米級(jí)粉末的性能，具有很強(qiáng)的發(fā)展前景。

  放電等離子燒結(jié)技術(shù)主要利用放電脈沖壓力、脈沖能和焦耳熱產(chǎn)生瞬間高溫場實(shí)現(xiàn)快速燒結(jié)。放電等離子燒結(jié)技術(shù)的主要特點(diǎn)是升溫速度快，燒結(jié)時(shí)間短，燒結(jié)溫度低，可實(shí)現(xiàn)AlN陶瓷的快速低溫?zé)Y(jié)。通過該燒結(jié)方法，燒結(jié)體的各個(gè)顆粒可類似于微波燒結(jié)那樣均勻地自身發(fā)熱以活化顆粒表面，可在短時(shí)間內(nèi)得到致密化、高熱導(dǎo)燒結(jié)體。
   氮化鋁陶瓷材料的生產(chǎn)是非常復(fù)雜，難度極高的，這個(gè)其實(shí)也是氮化鋁陶瓷材料價(jià)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(jié)前進(jìn)行加工很難保證燒結(jié)后的精度，燒結(jié)后的加工難度又比較大，所以這種材料需要專用的設(shè)備來做就非常的必要。鈞杰陶瓷有專業(yè)的陶瓷加工團(tuán)隊(duì)，又有專門加工陶瓷材料的陶瓷雕銑機(jī)，氮化鋁陶瓷加工聯(lián)系鈞杰陶瓷：13699899025。