电子陶瓷最“器重”的两种铝基粉体材料


来源:中国粉体网   空青

[导读]  目前常用的电子陶瓷材料中,氧化铝和氮化铝具有较为优异的综合性能,是目前电子行业中关注度较高的两种材料。

中国粉体网讯  近年来,受益市场需求增长和政策红利,电子陶瓷市场规模稳步增长。其因具有独特的电学、光学、磁学等性质,以及硬度高、耐磨损、断裂韧性高等优点,在电子、通讯、自动化、能源转化和存储等领域起到关键作用。


电子陶瓷的优良性能基于其粉体的高质量。因此,高质量陶瓷粉体的制备是获得性能优良电子陶瓷的关键。目前常用的电子陶瓷材料中,氧化铝和氮化铝具有较为优异的综合性能,是目前电子行业中关注度较高的两种材料。


氧化铝:成本低,应用广


在电子陶瓷封装材料中,氧化铝具有较为优异的综合性能,是目前电子行业中应用最广的陶瓷材料,占陶瓷基板总量的90%,已成为电子工业中不可或缺的材料。电子陶瓷应用最广的是4N高纯氧化铝,整体纯度99.99%,近年来以5G通信为主的电子通信市场正飞速发展,产品技术也在不断革新,高频高速信号对材料的的要求也日益增加。而在材料的选择上,高纯氧化铝由于能很好地满足高频信号特性,因此成为首选。


那么,高纯氧化铝如何更好地应用在电子陶瓷领域?从理论角度、实际应用的角度考虑,首先是从微观形貌上讲,关注电子陶瓷领域核心的应用,业内会关注两个方向:高纯氧化铝的烧结活性和高纯氧化铝的应用特性(即粉体在下游使用的过程当中能更便于加工制造)。


从微观形貌来看,高纯氧化铝可以做成球形、刺状、类球形、棱体状、纳米级片状等,通过微观形貌的控制,可能在下游的应用过程中,例如下一步的陶瓷制浆的过程中,通过对微观形貌它的控制以后,更容易进行很好的分散,解决大颗粒等各方面问题,再下一步烧结的过程中,均匀的颗粒,微观控制,能按照自身要求更好的掌控晶粒的大小和均匀性。


基于高纯氧化铝的烧结活性和应用特性,棱体状氧化铝可以应用于催化剂载体、1μm左右的氧化铝吸盘;根据导热材料方面应用,对氧化铝粉体进行细化,降低表面活性,做成单晶状;考虑到流延性能的应用,制作成球状的氧化铝。适用于不同的抛光应用的氧化铝,对氧化铝的形貌和颗粒均匀性进行了单独处理。


氮化铝:性能佳,前景好


氮化铝(AlN)具有高热导、高电阻、低介电损耗、低膨胀以及良好的力学性能等特性,可用作高性能导热基板和陶瓷封装材料。


氮化铝陶瓷基板是一种新型基板材料,具有良好的导热性、可靠的电绝缘性、低介电常数和介电损耗、无毒、与硅的热膨胀系数相匹配等一系列优良特性,被认为是新一代高集成度半导体基板和电子封装的理想选择材料。但氮化铝陶瓷基板核心原料氮化铝粉的制备工艺复杂、能耗高、周期长、成本高。高成本限制了氮化铝陶瓷基板的广泛应用,因此氮化铝陶瓷基板主要应用于高端行业。


近年来,电子器件向高密度、高频、高功率、高可靠性、微型化、多功能化方向发展,散热问题逐渐凸显,高导热电绝缘材料成为电子系统高度集成化和小型化的突破口,其中,电子陶瓷成为解决散热问题的重要方向。AlN具有高热导、高电阻、低介电损耗、低膨胀、优异的耐热震性及良好的力学性能等特性,可用作新一代理想的“高性能”、“结构功能一体化”导热绝缘材料。此外,AlN填料还可用来调控聚合物的导热率和刚度,降低其热膨胀系数,被看作是取代 Al2O3 和SiO2用作塑封材料最有前景的填料。


高导热AlN作为封装体材料,需要考虑其力学性能和加工工艺;对于共烧基片,需要考虑导体浆料与陶瓷流延片之间热配性。其次是粉体质量,需要关注氮化铝的亲氧活性及晶格散射效应,全面掌握氮化铝的应用特性,高纯的AlN粉体在电子陶瓷领域应用具有更高的可靠性。


想知道,高纯的铝基陶瓷材料在如何更好的利用于电子陶瓷中?中国粉体网将于2023年12月20-21日湖北宜昌举办“第六届新型陶瓷技术与产业高峰论坛”,届时,中铝新材料有限公司高纯氧化铝事业部经理杨丛林将带来题为《电子陶瓷用铝基粉体材料生产技术研究》的报告。将对电子陶瓷用高纯氧化铝和高纯氮化铝两系列产品生产技术进行详细介绍。



参考来源:

杨丛林:电子陶瓷用高纯氧化铝/氮化铝粉体的制备技术研究,中铝新材料

何端鹏等:高热导电绝缘氮化铝陶瓷在宇航器件中的应用:概述、挑战和展望,硅酸盐学报


(中国粉体网编辑整理/空青)

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