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      Jinggangshan Economic Development Zone, Ji' an 343000, Jiangxi, China

      氮化物陶瓷基板燒結的關鍵材料——氮化硼

      信息來源:本站 | 發布日期: 2024-01-29 11:18:30 | 瀏覽量:65003

      摘要:

      氮化物陶瓷是氮與金屬或非金屬元素以共價鍵相結合的難熔化合物為主要成分的陶瓷,應用較廣的陶瓷有氮化硅(Si3N4)、氮化鋁(AlN)、氮化硼(BN)等陶瓷。其中,由于具有優異的硬度、機械強度和散熱性,氮化硅陶瓷和氮化鋁陶瓷可制成用于電子封裝的陶瓷基板,具有良好的發…

      氮化物陶瓷是氮與金屬或非金屬元素以共價鍵相結合的難熔化合物為主要成分的陶瓷,應用較廣的陶瓷有氮化硅(Si3N4)、氮化鋁(AlN)、氮化硼(BN)等陶瓷。其中,由于具有優異的硬度、機械強度和散熱性,氮化硅陶瓷和氮化鋁陶瓷可制成用于電子封裝的陶瓷基板,具有良好的發展前景。而在氮化鋁、氮化硅陶瓷基板的制備過程中,氮化硼陶瓷發揮了重要的作用。

      一、氮化硼的特點

      氮化硼(Boron Nitride)是一種由相同數量的氮原子(N)和硼原子(B)組成的二元化合物,其實驗式是BN。 按晶型分,氮化硼被分為六方氮化硼(hBN,又稱α-BN或g-BN)、立方氮化硼(CBN,又稱β-BN或z-BN)、菱方氮化硼(RBN)和纖鋅礦氮化硼(WBN)。
      圖片
      圖  氮化硼晶體結構,來源:維基百科
      其中,立方氮化硼和六方氮化硼是比較常見的晶型。立方氮化硼結構類似于鉆石,極其堅硬,被廣泛使用的工業鉆磨工具。六方氮化硼(hexagonal boron nitride)是一種白色的粉末,是一種先進陶瓷材料,其晶體結構與石墨非常相似,且兩者的物理化學性質也較為相像,因此六方氮化硼也被稱為“白色石墨”,是最普遍使用的氮化硼形態。
      六方氮化硼的特點:
      • 膨脹系數相當于石英,但導熱率卻為石英的十倍,與不銹鋼相同,高導熱系數熱壓制品為33W/M.K,抗熱震性能極好;

      • 在機械特性方面擁有不磨蝕、潤滑性佳、極易加工等優點;
      • 在電氣特性方面擁有介電強度佳、低介電常數、高頻率下低損耗、可微波穿透、良好的電絕緣性等優點;
      • 在熱力特性方面擁有高熱傳導、高熱容量、低熱膨脹、抗熱沖擊、高溫潤滑性及高溫安全性等優點;
      • 在化學特性方面擁有化學安定性、抗腐蝕、抗氧化、低濕潤、生物安定性及不沾性等優點。

      二、氮化硼在陶瓷基板的應用

      1、氮化硅/氮化鋁基板的燒結坩堝

      氮化硼坩堝可以用于燒結氮化硅基板/結構件燒結、氮化鋁基板/結構件等,最高使用溫度2100℃,具有耐高低溫反復沖擊,耐碳腐蝕,與金屬、陶瓷材料不反應,不粘結,使用壽命長等特點,可以代替石墨,氧化鋁坩堝。
      圖片
      圖  氮化鋁/氮化硅基板燒結用坩堝,來源:賽瑞特

      2、氮化硼隔離粉

      氮化硼隔離粉用于氮化鋁/氮化硅陶瓷基板燒結過程中的生坯隔離或者埋燒用途,可防止基板不會相互粘結,能夠使燒結好的基板片之間輕松分離,不會污染產品,并且降低基板表面粗糙度,提高產品合格率。燒結后的陶瓷基板可通過拋刷及超聲波清洗將基板表面的氮化硼層去除。

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