Спекание нитрида алюминия без давления

---

Что такое керамика из нитрида алюминия

Керамика из нитрида алюминия – это керамика с порошком AlN в качестве основной кристаллической фазы.

Что такое нитрид алюминия

Нитрид алюминия – тугоплавкое соединение с гексагональной структурой вюрцита

Чистый нитрид алюминия сине-белый, обычно серый или серо-белый

Кристаллы нитрида алюминия представляют собой ковалентные соединения со структурой варцита и тетраэдром [AIN4] в качестве структурной единицы

Плотность 3,26 г / см3

Константы решетки а = 3,11, с = 4,980

Температура разложения при атмосферном давлении составляет 2480 ° С.

Характеристики алюминиевых нитридных керамических материалов

1. Теплопроводность в 5-10 раз выше, чем у глиноземной керамики, что эквивалентно высокотоксичному оксиду бериллия (Be0).

2. Коэффициент теплового расширения (4,3 × 10-6 / ℃) соответствует полупроводниковому кремниевому материалу (3,5-4,0 × 10-6 / ℃).

3. Хорошие механические свойства, более высокая прочность на изгиб, чем у керамики Be0, вблизи глинозема.

4. Отличные электрические характеристики, высокое сопротивление изоляции и низкие диэлектрические потери.

5. Контурные материалы имеют хорошую совместимость и могут быть многослойной проводкой для достижения высокой плотности и миниатюризации упаковки.

6. Нетоксичен, способствует охране окружающей среды.

Применение нитридной керамики алюминия

Керамические подложки из нитрида алюминия имеют высокую теплопроводность, низкий коэффициент расширения, высокую прочность, высокую термостойкость, химическую коррозионную стойкость, высокое удельное сопротивление и низкие диэлектрические потери. Они являются идеальными подложками для отвода тепла и упаковочными материалами для крупномасштабных интегральных схем.

Нитрид алюминия – это новый тип износостойкого керамического материала с высокой твердостью, который превосходит традиционный глинозем.

Кристаллический тигель GaAs, испарительная тарелка AI, магнитогидродинамическое устройство для выработки электроэнергии и коррозионностойкие детали высокотемпературной турбины могут быть изготовлены с использованием термостойкости, эрозионной стойкости расплава и термостойкости керамики из нитрида алюминия.

Керамика из нитрида алюминия обладает хорошими свойствами металлизации и может заменить ядовитую керамику на основе оксида бериллия, широко используемую в электронной промышленности.

Нитрид алюминия является ковалентным соединением с высокой температурой плавления и низким коэффициентом самодиффузии атомов. Следовательно, для чистого порошка AIN трудно спекаться с уплотнением при нормальной температуре спекания, и трудно для материалов с низким уплотнением иметь высокую теплопроводность. Помимо плотности, еще одним фактором, влияющим на теплопроводность керамики AIN, является содержание примесей, особенно содержания кислорода. Из-за сильного сродства нитрида алюминия к кислороду часть кислорода растворяется в решетке AIN и образует алюминиевые вакансии. Рассеяние фононов на алюминиевых вакансиях уменьшает среднюю длину свободного пробега фононов, что приводит к снижению теплопроводности.

Поэтому, чтобы получить керамику из нитрида алюминия с высокой теплопроводностью, в процессе спекания необходимо решить две проблемы. Первый заключается в том, чтобы снизить температуру спекания, а второй – в максимально возможной степени избежать прилипания атомов кислорода к решетке нитрида алюминия при спекании при высокой температуре.

Обычными способами спекания являются спекание SPS, спекание в микроволновой печи и спекание без давления.