
東莞東超新材料科技有限公司

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氮化鋁陶瓷因具有高熱導率、與硅相匹配的熱膨脹系數(shù)、比強度高、密度低及無毒等優(yōu)點,成為微電子工業(yè)中最理想的電路基板、封裝材料。尤其是超大規(guī)模集成電路制作中,儲量越來越密的芯片集成度成百上千倍的增加,傳統(tǒng)的Al2O3基板材料越來越難以滿足電路板的散熱等要求,而AlN憑借其“超強的導熱能力”將挑起重擔,為集成電路的進一步發(fā)展做出巨大貢獻。
未來,必將是信息技術(shù)的時代,也是電子產(chǎn)品開掛的時代,想必大家都有同感。氮化鋁也必將成為時代的“寵兒”。
氮化鋁還具有高強度、高硬度、高抗彎強度,化學穩(wěn)定性和耐腐蝕特性,在空氣中加熱至1000℃以及在真空達到1400℃時仍然可以保持穩(wěn)定,可用作熔煉有色金屬、稀有金屬和半導材料砷化鎵的坩堝,蒸發(fā)舟、熱電偶保護管等。
此外,氮化鋁可用作紅外線及雷達透過材料,在國防軍工也是具有很好的發(fā)展前景,據(jù)說,老美就專門成立了一個“AlN工作部”的專門機構(gòu)致力促進氮化鋁板基板在美國的產(chǎn)業(yè)化進程,而目前美國主要將AlN氮化鋁應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。
如此多能的氮化鋁材料,在生產(chǎn)過程中面臨中許多制約其應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)因素,目前主要包括如下幾個部分:
1、低氧含量AlN粉體的制備
一般認為要獲得性能優(yōu)良的氮化鋁陶瓷,首先是要制備出高純度、細粒度、窄分布、性能穩(wěn)定、低氧含量低(<1.5%)、低鐵含量(<0.01%)的AlN粉末。
2、氮化鋁粉體的表面改性
氮化鋁具有較強的親水性,暴露于空氣中氧含量會增加,影響燒結(jié)制品的熱導率,同時在制備過程中也會增加氧的含量,所以需要采取一定的工藝對氮化鋁粉體進行表面改性,以提高氮化鋁的抗水化能力以適應(yīng)工藝及產(chǎn)品品質(zhì)要求。
3、氮化鋁陶瓷的成型工藝
氮化鋁粉體的成型工藝有很多,其中熱壓、等靜壓等適用于制備高性能的塊狀氮化鋁陶瓷材料,但這兩種方法生產(chǎn)效率低、成本高,無法滿足電子工業(yè)對氮化鋁陶瓷基板的生產(chǎn)要求。
因此,為了適應(yīng)電子工業(yè)的生產(chǎn)速度及成本要求,氮化鋁基片的主要成型工藝為流延成型法。為了配合更加復(fù)雜的零部件的生產(chǎn),氮化鋁的注射成型工藝研究也較為火爆。
4、氮化鋁的燒結(jié)工藝
氮化鋁屬于共價化合物,熔點高,原子自擴散系數(shù)小。因此,純的AlN粉末在通常的燒結(jié)條件下很難燒結(jié)致密,所以需要引入燒結(jié)助劑或采用新型燒結(jié)技術(shù)進行氮化鋁陶瓷的燒結(jié)。
導熱界面材料是一種普遍用于IC封裝和電子散熱的材料,主要用于填補兩種材料接合或接觸時產(chǎn)生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞,提高器件散熱性能。理想的熱界面材料應(yīng)具有的特性是:1、高導熱性;2、高柔韌性;3、絕緣性;4、適用性廣,既能被用來填充小空隙,也能填充大縫隙。
而氮化鋁作為一種高導熱、低熱膨脹系數(shù)的陶瓷材料,導熱性能遠超氧化鋁,能耐2200 度的高溫,因此被廣泛應(yīng)用于微電子學,作為電路基板、封裝殼體等。當然還有高熱系數(shù)的更高的材料氧化鈹,但氧化鈹具有毒性,氮化鋁卻沒有。
東莞東超新材料開發(fā)出的球形氮化鋁粉體具有高導熱率和絕緣性,將其加入樹脂或塑料中,能顯著提高樹脂或塑料的導熱性能。氮化鋁粉體是一種具有高熱傳導系數(shù)、優(yōu)良電絕緣性能材料,氮化鋁粉體純度高,粒徑小,分布均勻,比表面積大,高表面活性,松裝密度低,具有良好的分散性和注射成形性能,可用于復(fù)合材料,與半導體硅匹配性好,界面相容性好,能提高復(fù)合材料的機械性能和導熱介電性能。具有導熱率高、填充率高、物化性質(zhì)穩(wěn)定的特點;可應(yīng)用于導熱墊片、導熱凝膠、高導熱覆銅板、印刷電路板半固化、導熱工程塑料。
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