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中科院上硅所李军高工:氮化铝材料的制备与应用
2017年08月22日 发布 分类:行业要闻 点击量:3746
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氮化铝陶瓷因具有高热导率、与硅相匹配的热膨胀系数、比强度高、密度低及无毒等优点,成为微电子工业中最理想的电路基板、封装材料。尤其是超大规模集成电路制作中,储量越来越密的芯片集成度成百上千倍的增加,传统的Al2O3基板材料越来越难以满足电路板的散热等要求,而AlN凭借其“超强的导热能力”将挑起重担,为集成电路的进一步发展做出巨大贡献。

 

未来,必将是信息技术的时代,也是电子产品开挂的时代,想必大家都有同感。氮化铝也必将成为时代的“宠儿”。

 

示例:密密麻麻的集成电路板

 

氮化铝还具有高强度、高硬度、高抗弯强度,化学稳定性和耐腐蚀特性,在空气中加热至1000℃以及在真空达到1400℃时仍然可以保持稳定,可用作熔炼有色金属、稀有金属和半导材料砷化镓的坩埚,蒸发舟、热电偶保护管等。

 

此外,氮化铝可用作红外线及雷达透过材料,在国防军工也是具有很好的发展前景,据说,老美就专门成立了一个AlN工作部”的专门机构致力促进氮化铝板基板在美国的产业化进程,而目前美国主要将AlN氮化铝应用于军事领域。

 

如此多能的氮化铝材料,在生产过程中面临中许多制约其应用的关键技术因素,目前主要包括如下几个部分:

 

1、低氧含量AlN粉体的制备

一般认为要获得性能优良的氮化铝陶瓷,首先是要制备出高纯度、细粒度、窄分布、性能稳定、低氧含量低(<1.5%)、低铁含量(<0.01%)的AlN粉末。

 

2、氮化铝粉体的表面改性

氮化铝具有较强的亲水性,暴露于空气中氧含量会增加,影响烧结制品的热导率,同时在制备过程中也会增加氧的含量,所以需要采取一定的工艺对氮化铝粉体进行表面改性,以提高氮化铝的抗水化能力以适应工艺及产品品质要求。

 

3、氮化铝陶瓷的成型工艺

氮化铝粉体的成型工艺有很多,其中热压、等静压等适用于制备高性能的块状氮化铝陶瓷材料,但这两种方法生产效率低、成本高,无法满足电子工业对氮化铝陶瓷基板的生产要求。

 

因此,为了适应电子工业的生产速度及成本要求,氮化铝基片的主要成型工艺为流延成型法。为了配合更加复杂的零部件的生产,氮化铝的注射成型工艺研究也较为火爆。

 

4、氮化铝的烧结工艺

氮化铝属于共价化合物,熔点高,原子自扩散系数小。因此,纯的AlN粉末在通常的烧结条件下很难烧结致密,所以需要引入烧结助剂或采用新型烧结技术进行氮化铝陶瓷的烧结。

 

面对如此“多能优秀的氮化铝粉体”,你是否觉得心动动了,想要更进一步了解氮化铝的工艺现况,应用情况了呢?伙计们,你们的机会来了!

 

2017年9月15号,粉体圈将会在烟台大学举办一场2017年全国氮化物粉体与陶瓷制备技术研讨会,我们将邀请从事氮化物陶瓷研究的专家中科院上硅所李军来为我们做主题为氮化铝材料的制备与应用”的报告

 

送上一块直径360mm的氮化铝部件的美照

(这么大块的氮化铝板,着实难烧出来,各位大饱眼福了,据说还有500mm)

 

关于中科院上硅所李军高工

上硅所李军

 

李军,男,1978年5月生于江苏常熟,民盟盟员,高级工程师。主要从事高导热氮化铝及相关氮化物陶瓷材料、陶瓷基板表面处理及薄膜金属化、高强细晶氧化铝(99.5%)陶瓷材料的研究,主持完成科工局军品配套项目5项、企业合作项目2项、合作自然科学基金2项。获得上海市技术发明二等奖1项,发表论文7篇,申请专利3项。

 

粉体圈 作者:小白


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