2019偷偷狠狠的日日,日韩成人午夜,一级待一黄aaa大片在线还看,天天做天天爱天天干,久草成人网,国产成人精品三区,成人免费视频77777

首頁(yè) > 新聞中心 >

影響氮化鋁陶瓷基板的熱導率的因素有哪些

影響氮化鋁陶瓷基板的熱導率的因素有哪些

編輯:轉自:先進(jìn)陶瓷材料 發(fā)布時(shí)間:2024-07-26
AlN陶瓷概況

AlN是一種結構穩定且具有六方纖鋅礦結構,無(wú)其他同質(zhì)異型物存在的共價(jià)鍵型化合物。它的晶體結構是由鋁原子和臨近的氮原子歧變產(chǎn)生的AlN4四面體為結構單元;空間群為P63mc,屬于六方晶系。

1.png

AlN陶瓷的主要特點(diǎn):

(1)熱導率高,是氧化鋁陶瓷的5-10倍;
(2)熱膨脹系數(4.3×10-6/℃)與半導體硅材料(3.5-4.0×10-6/℃)匹配; 
(3)機械性能好; 
(4)電性能優(yōu)良,具有極高的絕緣電阻和低的介質(zhì)損耗; 
(5)可以進(jìn)行多層布線(xiàn),實(shí)現封裝的高密度和小型化; 
(6)無(wú)毒,有利于環(huán)保。 

影響AlN陶瓷熱導率的各種因素 

在300K下,AlN單晶材料理論熱導率高達319W/(m·K),但是在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,由于材料的純度、內部缺陷(位錯、氣孔、雜質(zhì)、點(diǎn)陣畸變)、晶粒取向燒結工藝等各種因素的影響,其熱導率也會(huì )受影響,常常低于理論值。

2.png

微觀(guān)結構對熱導率的影響

單晶AlN的熱傳導機理是聲子傳熱,所以AlN的導熱性能可能主要受晶體中的晶界、界面、第二相、缺陷、電子及聲子本身對其散射控制的影響。由晶格固體振動(dòng)論可知,聲子散射與熱導率λ的關(guān)系式為: 

λ=l/3cv
式中c為熱容,v為聲子平均速度,l為聲子平均自由程。從上式可知,氮化鋁的熱導率λ與聲子的平均自由程l成正比,l越大,熱導率越高。從微觀(guān)結構來(lái)看,聲子與聲子之間的相互作用、聲子與雜質(zhì)、晶界缺陷的相互作用,均會(huì )引發(fā)散射,會(huì )對聲子的平均自由程產(chǎn)生影響,從而影響其熱導率。
總結
AlN的微觀(guān)結構對其熱導率影響較大,若想獲得高熱導率的氮化鋁陶瓷,盡量要使氮化鋁晶體缺陷少,雜質(zhì)含量少。

氧雜質(zhì)含量對熱導率的影響

研究表明:AlN和氧的親和力很強,易氧化,導致其表面易生成氧化鋁膜,由于A(yíng)l2O3中氧原子的溶入,取代了AlN中的氮原子的位置,產(chǎn)生了鋁空位,形成了氧缺陷,具體反應如下: 
2O3→2+3O前往
式中ON為氧原子取代氮化鋁晶格中的氮的位置,VAl為鋁空位。形成的鋁空位散射聲子,導致聲子的平均自由程降低,所以AlN基板的熱導率也會(huì )降低。
研究得出結論:AlN晶格中的缺陷種類(lèi)和氧原子濃度有關(guān)。
●當氧濃度低于 0.75%時(shí),氧原子均勻散布在A(yíng)lN晶格中,取代著(zhù)AlN中氮原子的位置,鋁空穴伴隨而生;
●當氧濃度不低于 0.75%時(shí),AlN晶格中的鋁原子的位置會(huì )發(fā)生變化,鋁空位消失,產(chǎn)生八面體缺陷;
★當氧原子濃度更高時(shí),其晶格產(chǎn)生多型體、反演疇、含氧層錯等延展缺陷。以熱力學(xué)為切入點(diǎn),研究發(fā)現氮化鋁晶格中氧的量受鋁酸鹽反應吉布斯自由能|ΔG°|的影響,|ΔG°|越大,氮化鋁晶格中的氧越少,因而就會(huì )有更高的熱導率。
總結
由此可見(jiàn)AlN的熱導率受氧雜質(zhì)的影響較為嚴重,氧雜質(zhì)的存在是其熱導率降低的重要原因。
合適的燒結助劑可實(shí)現提高熱導率

為了提高AlN熱率,通常會(huì )選擇在燒結時(shí)加入所需的助燒劑以達到降低燒結溫度、去除晶格中的氧進(jìn)而實(shí)現提高 AlN 熱導率的目的。

目前關(guān)注較多的是多元復合燒結助劑的添加,經(jīng)實(shí)驗發(fā)現,在A(yíng)lN中增加復合助燒劑Y2O3-Li2O、Y2O3-CaC2、Y2O3-CaF2、Y2O3-Dy2O3時(shí),可以獲得較為致密、氧雜質(zhì)及第二相均較少的AlN樣品。

總結
選擇合適的復合體系的燒結助劑可以實(shí)現AlN較低的燒結溫度和有效凈化晶界,獲得具有較高熱導率的AlN。

參考來(lái)源:

1.大功率LED用高熱導率氮化鋁陶瓷基座的制備與封裝研究-李宏偉

2.功率電子器件封裝用氮化鋁陶瓷基板覆銅的研究-陳科成


聲 明:文章內容來(lái)源于先進(jìn)陶瓷材料。僅作分享,不代表本號立場(chǎng),如有侵權,請聯(lián)系小編刪除,謝謝!



1