Керамические субстраты алюминия имеют чрезвычайно высокую теплопроводность, высокую скорость электрической изоляции и свойства термического расширения, сходные с свойствами полупроводниковых материалов, таких как кремниевые пластины. Они широко используются в электронной упаковочной отрасли.
Лидером рынка в области алюминия нитридного сырья является токуяма Корпорация Японии. Он имеет годовой объем производства 840 тонн порошка алюминия нитрида и составляет около 75% доли мирового рынка. Tokuyama в основном использует метод карботермального восстановления для производства и приготовления порошка алюминия с электронным классом высокого уровня.
Преимущества метода карботермального сокращения заключается в том, что он может использовать широкий спектр сырья (AL2O3) и одновременно достигать стабильного управления процессом. Принцип процесса метода карботермального восстановления заключается в следующем: когда равномерно смешанные Al2O3 и C нагреваются в атмосфере N2, Al2O3 сначала уменьшается, а затем полученный продукт Al реагирует с N2 для генерации ALN. Его химическая реакционная формула составляет Al2O3 (S) + 3C (S) + N2 (G) → 2 -флина (S) + 3CO (G). Этот метод имеет простой процесс, чистоту высокой порошка, размер небольших частиц и равномерное распределение. Тем не менее, время синтеза длинное, температура нитрирования относительно высока, и после реакции необходимо удалить чрезмерный углерод. Если удаление углерода не является тщательным, а содержание остаточного углерода в порошке нитрида алюминия слишком высок, оно окажет большое влияние на производительность порошка. Порошок H-класса Tokuyama может контролировать содержание остаточного углерода, которое составляет ≤ 280 ч / млн, а порошок G-класса может контролировать его до ≤ 200 ч / млн.
Чрезмерное остаточное содержание углерода оказывает следующее влияние на керамические субстраты алюминиевого нитрида:
Влияние на процесс спекания: во время процесса спекания керамики нитрида алюминия остаточное содержание углерода будет влиять на степень уплотнения и микроструктуру спекающего тела. Слишком высокое содержание остаточного углерода может привести к появлению отверстий или трещин в спеченном теле, тем самым уменьшая механические свойства и тепловую стабильность материала.
Влияние на теплопроводность: существование остаточного содержания углерода будет напрямую влиять на теплопроводность алюминиевой нитридной керамики. Поскольку теплопроводность углерода намного ниже, чем у нитрида алюминия, увеличение содержания остаточного углерода приведет к снижению общей теплопроводности алюминиевой нитридной керамики.
Влияние на механические свойства: остаточное содержание углерода также повлияет на механические свойства керамики нитрида алюминия, такую как прочность на изгиб и прочность на изгиб и вязкость перелома. Экспериментальные исследования показали, что по мере снижения температуры прочность на изгиб и прочность на перелом керамики алюминия нитрида, содержащая соответствующее количество остаточного углерода в некоторой степени. Однако, если остаточное содержание углерода слишком высокое, оно может привести к концентрации напряжений внутри материала, а затем уменьшить его механические свойства.
Влияние на электрические свойства: для полей применения, которые требуют высокой электрической изоляции, существование остаточного содержания углерода может снизить электрическую изоляцию алюминиевых нитридов. Поскольку сам углерод является проводящим материалом, слишком высокое содержание остаточного углерода увеличит электрическую проводимость материала, что влияет на его применение в поле электроники.
