氮化鋁粉體
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
氮化鋁粉體的實(shí)例教程
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氮化鋁具有一系列優(yōu)良特性，核心優(yōu)勢(shì)特性為優(yōu)良的熱導(dǎo)性、可靠的電絕緣性、以及與硅相匹配的熱膨脹系數(shù)等。它既是新一代散熱基板和電子器件封裝的理想材料，也可用于熱交換器、壓電陶瓷及薄膜、導(dǎo)熱填料等，應(yīng)用前景廣闊。
根據(jù) Maxmize Market Research 數(shù)據(jù)，2021 年全球陶瓷基板市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 65.9 億美元，預(yù)計(jì) 2029 年全球規(guī)模將達(dá)到109.6 億美元，年均增長(zhǎng)率約 6.57%。氮化鋁作為陶瓷基板的理想材料市場(chǎng)廣闊，不同產(chǎn)品類型應(yīng)對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景需求，其中以 AMB、DBC、DPC、HTCC 和結(jié)構(gòu)件為主要產(chǎn)品類型。AMB、DBC 借 IGBT 之風(fēng)，伴隨新能源與電動(dòng)車領(lǐng)域發(fā)展迅猛；DPC 受大功率 LED 市場(chǎng)青睞；HTCC 因射頻、軍工領(lǐng)域拉動(dòng)需求增長(zhǎng)；半導(dǎo)體硅片所用的靜電吸盤則為 AlN 結(jié)構(gòu)件重要應(yīng)用。因此我們認(rèn)為 AlN 需求將持續(xù)受益于高速增長(zhǎng)的半導(dǎo)體與新能源市場(chǎng)。
高性能的氮化鋁關(guān)鍵在于粉體制備，粉體質(zhì)量直接影響基板性能，我們認(rèn)為上下游一體化企業(yè)將獲得更明顯競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。隨著近年來電子產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，我國(guó)氮化鋁粉體市場(chǎng)需求快速增長(zhǎng)，根據(jù)旭光電子公告的數(shù)據(jù)，中國(guó)氮化鋁粉體需求量將保持15%左右的增速，到 2025 年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求量約 5,600 噸。國(guó)內(nèi)氮化鋁產(chǎn)量不能滿足市場(chǎng)需求，粉料大量依賴進(jìn)口。但隨著國(guó)內(nèi)研究不斷深入，氮化鋁制備技藝不斷提高，國(guó)內(nèi)外差距正在逐漸縮小，且隨著我國(guó)政策大力支持加之市場(chǎng)需求不斷擴(kuò)大，國(guó)內(nèi)粉體產(chǎn)業(yè)正向高質(zhì)量推進(jìn)。（以下企業(yè)排序不分先后，若有遺漏歡迎聯(lián)系補(bǔ)充：18057464279（微信同號(hào)））。
展開 這樣的散熱器必須具有高導(dǎo)熱性，但它們通常必須是電絕緣體，以防止組件之間的干擾，因此只有少數(shù)材料（如氮化鋁(AlN)、氮化硼(BN)和金剛石）才具有這些特性。
AlN由于其大帶隙(約6.1 eV)和優(yōu)異導(dǎo)熱系數(shù)而引起了人們的廣泛關(guān)注。事實(shí)上，AlN薄膜的熱導(dǎo)率已被證明為數(shù)百和幾微米厚，但這種薄膜通常在1200°C以上沉積。而且，集成電子學(xué)也將受益于更薄的微尺度AlN薄膜，其導(dǎo)熱性尚未得到優(yōu)化，其熱極限也知之甚少。
02
成果掠影
近期，斯坦福大學(xué)Kenneth E. Goodson、Christopher Perez團(tuán)隊(duì)聯(lián)合桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室Suhas Kumar針對(duì)開發(fā)低溫沉積高導(dǎo)熱性的氮化鋁薄膜取得最新進(jìn)展。氮化鋁(AlN)是少數(shù)具有優(yōu)異導(dǎo)熱性的電絕緣材料之一，但高質(zhì)量的薄膜通常需要極高的沉積溫度(>1000°C)。對(duì)于密集或高功率集成電路中的熱管理應(yīng)用，重要的是在低溫(<500°C)下沉積散熱片才不會(huì)影響底層電子器件。本文展示了通過低溫(<100°C)濺射獲得的100 nm至1.7 μm厚的AlN薄膜，并通過x射線衍射，透射x射線顯微鏡以及拉曼和俄蓋光譜分析了其熱性能與晶粒尺寸和界面質(zhì)量之間的關(guān)系。通過控制反應(yīng)的沉積條件，該文實(shí)現(xiàn)了~ 600 nm薄膜的導(dǎo)熱系數(shù)(~ 36?104 W/mK)，其上限代表了室溫下這種薄膜厚度的最高值之一，特別是在低于100°C的沉積溫度下。研究成果以“High Thermal Conductivity of Submicrometer Aluminum Nitride Thin Films SputterDeposited at Low Temperature”為題發(fā)表于《ACS Nano》。
展開 納米陶瓷具有優(yōu)良性能的前提是納米顆粒堆積均勻，燒結(jié)收縮一致，晶粒均勻長(zhǎng)大，但是由于納米粉體顆粒細(xì)小、顆粒間存在著較強(qiáng)的結(jié)合力，如靜電力、范德華力、毛細(xì)管力、機(jī)械咬合力等，使納米粉體存在團(tuán)聚度高、流動(dòng)性差等特點(diǎn)，嚴(yán)重影響了粉體的成型性能，進(jìn)而導(dǎo)致陶瓷材料的性能下降。因此，納米陶瓷粉體的分散研究就變得尤為重要。
物理分散法
01
機(jī)械分散法
機(jī)械分散屬于物理分散方法，是借助外界剪切力或撞擊力等機(jī)械能使納米粒子在介質(zhì)中充分分散的一種方法。機(jī)械分散法一般采用普通球磨、攪拌磨、行星磨和 剪切式高速攪拌器等方式進(jìn)行。
其中，普通球磨、研磨效率較低，常用于已分散的料漿經(jīng)擱置后的二次分散。攪拌磨、行星磨研磨效率高，簡(jiǎn)單易行，是最常用的一種分散超細(xì)粉體的方法。但球磨最大的缺點(diǎn)是在研磨過程中，由于球與球、球與筒、球與料以及料與筒之間的撞擊、研磨，使球磨筒和球本身被磨損，磨損的物質(zhì)進(jìn)人料漿中成為雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會(huì)對(duì)漿料的純度及其后成品的性能產(chǎn)生影響。另外，球磨可能會(huì)改變粉體的物理化學(xué)性質(zhì)。因此，球磨分散方法會(huì)給料漿帶來一定的影響，分散時(shí)要控制好分散的時(shí)間。
展開 下面小編簡(jiǎn)要就制備納米氧化鋯陶瓷所需的粉體材料進(jìn)行介紹。
1、Ni-P包覆納米氧化鋯復(fù)合粉體
Ni-P包覆納米氧化鋯復(fù)合粉體制備工藝過程是首先利用化學(xué)沉淀法制備了納米ZrO2粉體，然后采用化學(xué)鍍方法制備了Ni-P包覆納米ZrO2粉體。由于ZrO2在化學(xué)鍍鎳溶液中不具備自催化活性，必須對(duì)ZrO2納米粒子進(jìn)行前處理，一般采用一步鈀催化法，Pd2+直接吸附在ZrO2粉體表面上，然后在還原性溶液中將Pd2+還原成金屬鈀，這樣的納米粉體表面就具有了化學(xué)鍍鎳所具有的催化活性。一般對(duì)于非導(dǎo)電性能的粉體預(yù)處理過程采用敏化-活化兩步法。但是兩步法處理后，殘留在粉體中的亞鎳離子很難除去，常常給粉體的活性帶來不利影響，目前用一步鈀催化法和原位鈀等預(yù)處理。
目前，Ni-P包覆納米氧化鋯復(fù)合粉體制備的陶瓷材料在半導(dǎo)體納米材料中得到越來越廣泛的應(yīng)用和研究。
圖2 Ni-P包覆納米氧化鋯復(fù)合粉體SEM圖
2、氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷復(fù)合粉體
氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷是目前人們研究最廣泛的結(jié)構(gòu)陶瓷材料之一。氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷的增韌機(jī)理是基體晶粒的細(xì)化、相變韌化、微裂紋增韌、裂紋的轉(zhuǎn)向與分叉。氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷的性能主要由其在燒結(jié)過程中形成的顯微結(jié)構(gòu)，而顯微結(jié)構(gòu)又主要由原料的粉體狀態(tài)來決定，所以有目的地進(jìn)行粉體制備和粉體性能調(diào)控、處理，以制備優(yōu)質(zhì)Al2O3/ZrO2納米復(fù)合陶瓷粉體是制備性能優(yōu)異氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷的前提。Al2O3/ZrO2納米復(fù)合陶瓷粉體制備方法主要有機(jī)械混合法、多相懸浮液混合法、溶膠-凝膠法、化學(xué)沉淀法等。
展開 廣泛應(yīng)用于陶瓷、食品、醫(yī)藥、化工、農(nóng)藥、飼料、玻璃、水泥、燃料等粉體加工行業(yè)。主要用于自動(dòng)防止粉體在管道、料門、料倉(cāng)等輸送過程中產(chǎn)生粘附、堵塞和架橋。
適用于零件或結(jié)構(gòu)件的疲勞試驗(yàn)；料門的抖動(dòng)、壓實(shí)；線性和碗式加料器，篩子和濾網(wǎng)；振動(dòng)臺(tái)及拌和設(shè)備自動(dòng)落料及防止粘附 。
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展開 
氮化鋁粉體的最新內(nèi)容
“新質(zhì)生產(chǎn)力”是以第三次和第四次科技革命和產(chǎn)業(yè)革命為基礎(chǔ)，以信息化、網(wǎng)聯(lián)化、數(shù)字化、智能化、自動(dòng)化、綠色化、高效化為關(guān)鍵提升點(diǎn)。形成新質(zhì)生產(chǎn)力需要壯大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、積極發(fā)展未來產(chǎn)業(yè)。戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)知識(shí)技術(shù)密集、物質(zhì)資源消耗少、成長(zhǎng)潛力大、綜合效益好，是具有重大引領(lǐng)帶動(dòng)作用的產(chǎn)業(yè)，包括新一代信息技術(shù)、生物技術(shù)、新能源、新材料、高端裝備、新能源汽車、綠色環(huán)保以及天空海洋產(chǎn)業(yè)等
來源 | ACS Nano
01
背景介紹
熱的產(chǎn)生影響了幾乎所有現(xiàn)代電子設(shè)備的性能和壽命。在高密度集成電路和電源或射頻(RF)電子器件中尤其如此，在這些器件中，高溫會(huì)降低晶體管的性能，增加漏電，最終縮短器件的使用壽命。溫度高于最佳工作范圍僅5°C就會(huì)使某些設(shè)備的使用壽命減半。
熱管理可以通過主動(dòng)調(diào)節(jié)熱流和管理熱瞬變來實(shí)現(xiàn)，例如使用新興的熱晶體管和二極管
高性能的氮化鋁關(guān)鍵在于粉體制備，粉體質(zhì)量直接影響基板性能，我們認(rèn)為上下游一體化企業(yè)將獲得更明顯競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。隨著近年來電子產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，我國(guó)氮化鋁粉體市場(chǎng)需求快速增長(zhǎng)，根據(jù)旭光電子公告的數(shù)據(jù)，中國(guó)氮化鋁粉體需求量將保持15%左右的增速，到 2025 年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求量約 5,600 噸。國(guó)內(nèi)氮化鋁產(chǎn)量不能滿足市場(chǎng)需求，粉料大量依賴進(jìn)口。
高硬度高純度粉體超細(xì)研磨與分散技術(shù)迭代，威海圓環(huán)氮化硅磨介行業(yè)領(lǐng)先
一、超細(xì)粉體材料是大國(guó)科技競(jìng)爭(zhēng)重要的基礎(chǔ)材料
超細(xì)粉體業(yè)內(nèi)通常是指從微米級(jí)、亞微米級(jí)到100納米以上的一系列超細(xì)材料。材料被粉粹成超細(xì)粉體后，由于粉粒體積小、粒度分布窄、質(zhì)量均勻, 從而具有表面活性高、比表面積大、燒結(jié)體強(qiáng)度大、溶解速度快、化學(xué)反應(yīng)速度快，以及獨(dú)特的電磁性、光學(xué)性能、力學(xué)和化學(xué)等宏觀特性，因而超細(xì)粉體廣泛應(yīng)用于電子信息
納米陶瓷具有優(yōu)良性能的前提是納米顆粒堆積均勻，燒結(jié)收縮一致，晶粒均勻長(zhǎng)大，但是由于納米粉體顆粒細(xì)小、顆粒間存在著較強(qiáng)的結(jié)合力，如靜電力、范德華力、毛細(xì)管力、機(jī)械咬合力等，使納米粉體存在團(tuán)聚度高、流動(dòng)性差等特點(diǎn)，嚴(yán)重影響了粉體的成型性能，進(jìn)而導(dǎo)致陶瓷材料的性能下降。因此，納米陶瓷粉體的分散研究就變得尤為重要。
氧化鋯是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的新型結(jié)構(gòu)陶瓷材料，由于具有耐磨損、耐腐蝕、強(qiáng)度大、熔點(diǎn)高等特性，在冶金、電子、化工、機(jī)械等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在不同條件下，氧化鋯有三種不同的晶型存在：立方相(c-ZrO2))、四方相(t-ZrO2)和單斜相(m-ZrO2)以上3種晶型存在于不同的溫度范圍，并可以相互轉(zhuǎn)化。
圖1 氧化鋯晶體結(jié)構(gòu)
(左：立方相;中：四方相
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