Processus de production de substrats céramiques AlN

Céramiques de nitrure d'aluminium (AlN) présentent d'excellentes propriétés globales et sont devenus un matériau céramique avancé de nouvelle génération largement étudié ces dernières années. Il possède une conductivité thermique élevée, une faible constante diélectrique, une faible perte diélectrique, une excellente isolation électrique, un coefficient de dilatation thermique compatible avec le silicium et une non-toxicité, ce qui en fait un matériau idéal pour une intégration haute densité, haute puissance et haute vitesse. substrats et emballages de circuits.

Bien que le pressage à chaud et le pressage isostatique conviennent à la production de produits de haute performance Céramique AlN, ces méthodes sont coûteuses et ont une faible efficacité de production, qui ne peut pas répondre à la demande croissante de Substrats céramiques AlN dans l'industrie électronique. Pour résoudre ce problème, de nombreux fabricants ont adopté le processus de coulée de robinet pour fabriquer des substrats céramiques AlN ces dernières années. Le moulage par taraudage est ainsi devenu le principal procédé de formage des substrats céramiques AlN utilisés dans l'industrie électronique.

1. Broyage à boulets et préparation de boue

Lors de la préparation de la suspension AlN, des solvants organiques tels que des dispersants, des liants et des plastifiants sont généralement ajoutés pour obtenir les propriétés rhéologiques souhaitées pour une coulée facile. De plus, Y₂O₃ est souvent ajouté comme auxiliaire de frittage pour favoriser le frittage sous pression atmosphérique normale. La viscosité du coulis a un impact significatif sur les performances du substrat. Les facteurs influençant la viscosité comprennent le temps de broyage, la quantité de solvants organiques, de dispersants, de liants et de plastifiants. Par conséquent, le choix de la formulation de la suspension et le contrôle du processus ont un effet substantiel sur les performances du substrat céramique.

2. Appuyez sur Diffusion

Le formage par coulée à tarauder est un processus à haute efficacité qui facilite une production continue et automatisée, réduisant les coûts et permettant une production de masse. L'épaisseur du substrat réalisé peut aller de moins de 10 µm à plus de 1 mm. Le moulage par taraudage est une étape critique dans l’application pratique des substrats céramiques AlN et recèle un grand potentiel pour les applications futures. Par rapport aux autres méthodes de formage, le taraudage présente plusieurs avantages :

1. Équipement et processus simples, permettant une production continue.
2. Capable de produire des films minces céramiques monophasés ou multiphasés.
3. Défauts minimes, performances uniformes, efficacité de production élevée et fonctionnement continu.
4. Convient à la production en grands et petits lots, ce qui le rend idéal pour la fabrication industrielle.
5. Particulièrement adapté à la préparation de composants céramiques fins et de grande taille, caractéristique difficile à obtenir avec des techniques de pressage ou d'extrusion.

3. Dégazage

Le corps cru du substrat produit par coulée par coulée contient une grande quantité de matières organiques, ce qui se traduit par une porosité élevée et une faible résistance. S'il est fritté directement, cela peut entraîner un retrait excessif, une déformation du substrat et une adhésion entre les corps crus pendant le frittage, ce qui affecte le rendement et la conductivité thermique. Pour éviter ces défauts, le corps vert est pré-cuit dans un four à atmosphère d'azote à 1 100 °C avant le frittage. Cela permet d'améliorer la résistance du corps vert, de réduire la porosité et d'obtenir des substrats AlN avec une planéité élevée et de bonnes performances.

4. Frittage

Après dégazage, les substrats AlN subissent un frittage à haute température. Le processus de frittage des substrats AlN à haute conductivité thermique se concentre sur les méthodes de frittage, l’ajout d’auxiliaires de frittage et le contrôle de l’atmosphère de frittage.

L'AlN étant un composé covalent avec un faible coefficient d'auto-diffusion, la densification lors du frittage est très difficile. Les oxydes de métaux de terres rares et les oxydes de métaux alcalino-terreux sont généralement utilisés comme adjuvants de frittage pour favoriser le frittage, bien que des températures supérieures à 1 800 °C soient généralement requises. Il existe trois manières principales d’obtenir des céramiques AlN denses et performantes :

1. Utilisation de poudres ultrafines ;
2. Pressage à chaud ou pressage isostatique ;
3. Introduction d'auxiliaires de frittage.

Les cinq principales techniques de frittage des substrats AlN comprennent le frittage par presse à chaud, le frittage sans pression, le frittage par micro-ondes, le frittage par plasma étincelant (SPS) et la synthèse auto-propagée à haute température (SHS). Parmi celles-ci, le frittage par presse à chaud est actuellement la principale méthode de production de céramiques AlN denses à haute conductivité thermique.

Xiamen Ju CiLa poudre d'AlN de a les caractéristiques de hhaute pureté, lfaible teneur en oxygène,hactivité de frittage élevée, et srépartition des tailles de harpe. et il est largement utilisé pour substrat d'AlN de coulée de robinet.