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科普|最适合LED散热基板为氮化铝陶瓷基板

 时间:2022-03-01     浏览:1410     分享

氮化铝陶瓷基板是属于共价键化合物,为原子晶体类似于金刚石氮化物,六方晶系是纤锌矿型晶体结构。为白色或灰白色粉末,化学式为AIN

一、氮化铝陶瓷板经过:

氮化铝于1877年首次合成,到1980年代氮化铝成为是一种陶瓷绝缘体(多晶材料为70~210W.m-1-K-1,单晶材料为275W.m-1-K-1晶体),使氮化铝具有很高的传热性,因此氮化铝陶瓷基板广泛用于微电子领域。与氧化铍不同的是氮化铝无毒,而氮化铝经过金属处理,可以替代氧化铝和氧化铍,用于大量电子仪器。

 

氮化铝可以通过氧化铝和碳的还原或铝金属的直接氮化来生产。氮化铝是一种通过共价键连接的物质。具有六方晶体结构形状与硫化锌、纤维锌矿相同。工业级材料只能通过热压和焊接生产,该物质在高温环境中相当稳定。在空气中当温度高于700℃时,物质表面会出现氧化。在室温下材料表面仍可检测到5-10 mm厚的氧化膜,高达1370℃氧化膜仍能保护物质。

 

二、氮化铝陶瓷基板性能:

氮化铝陶瓷基板具有良好的导热性和较小鹅热膨胀系数,是一种优良的抗热震材料。抗熔融金属腐蚀能力强,是熔化纯铁、铝或铝合金的理想坩埚材料。氮化铝陶瓷板还是一种电绝缘体,具有优异的介电性能,作为电子元件很有前景。

 

氮化铝纯度高、粒径超细、分布均匀、比表面积大、堆积密度低、表面活性高、分散性和注塑成型性能好,可用于复合材料。与半导体电子具有优良的相容性,良好的界面相容性,可提高复合材料的力学性能和导热、介电性能。

 

三、氮化铝陶瓷基板特性:

氮化铝陶瓷基板是以氮化铝为主要晶相的陶瓷,其力学性能好,抗弯强度高于AI2O3和BeO陶瓷,可在常压下烧结。氮化铝陶瓷基板具有优良的电性能(介电常数、介电损耗、体电阻率、介电强度),以及良好的透光特性。

 

1、氮化铝陶瓷板纯度高、粒径小、活性高,是制造高导热氮化铝陶瓷基板的主要材料。

2、氮化铝陶瓷基板具有高导热、高强度、低膨胀系数、耐高温、高电阻率、耐化学腐蚀、介电损耗小等特点,是电子产品、集成电路散热基板和封装材料。

3、氮化铝硬度高,超越传统氧化铝,是一种新型耐磨陶瓷材料。但由于成本高,只能用于磨损严重的区域。

4、氮化铝陶瓷的耐热性、耐熔体侵蚀性和抗热震性,可生产Al蒸发器、GaAs晶体坩埚、磁流体发电装置、耐高温汽轮机腐蚀部件。其光学特性可用作氮化铝薄膜制成高频压电元件、超大规模集成电路基板等。

5、氮化铝陶瓷板耐热,耐熔融金属的侵蚀。氮化铝对酸稳定,但在碱性溶液中易腐蚀。当暴露在潮湿的空气中时,新形成的氮化铝表面会发生反应,形成一层薄薄的氧化膜。利用这一特性,可用作熔炼铝、铜、银、铅等金属的坩埚和烧成模具材料。氮化铝陶瓷基板具有更好的金属化性能,可用于电子工业中替代有毒的氧化铍陶瓷板。

 

AI2O3和BeO陶瓷是大功率封装的两种主要陶瓷基板材料,然而,这两种基板材料具有固有的缺点。AI2O3导热系数低、热膨胀系数与芯片材料不匹配。BeO虽然综合性能优良,但生产成本高、毒性大。

 

因此,从性能、成本、环保等方面来看,这两种陶瓷基板材料都不能作为未来大功率LED器件发展的材料。氮化铝陶瓷基板具有高强度、高导热性、高电阻率、小密度、低介电常数、无毒、热膨胀系数与Si相容等优良性能。氮化铝陶瓷基板将逐步取代传统的大功率LED基板材料,成为未来最有发展前景的陶瓷基板材料之一。