좋지만 가격이 비싼데 질화알루미늄 기판의 가격이 더 비싼 이유는 무엇입니까?

오늘날은 의심할 여지없이 정보기술의 시대가 다가오고 있습니다. 마이크로 전자 산업의 급속한 발전으로 인해 질화알루미늄 세라믹은 초대형 집적 회로 생산에서 즉각적인 성공을 거두었습니다. 그리고 열 전도성이 높은 세라믹 기판 및 포장재로 주목받고 있습니다.

AlN의 열전도율은 현재 가장 널리 사용되는 Al2O3 세라믹의 7배에 달하며 유전율이 낮고 알루미나가 우수한 전기적 특성, 고강도, 저밀도 및 무독성에 필적합니다. 그러나 이익과 손실이 있으며 현재 질화알루미늄 기판은 더 큰 딜레마에 직면해 있으며 이는 비용이 어느 정도 응용 촉진에 영향을 미치고 있습니다.

그렇다면 이러한 비용은 어디서 나오는 걸까요? 앞서 언급한 바와 같이 AlN은 뛰어난 열전도도를 가지고 있으나 세라믹의 불순물 및 결함으로 인해 제품의 열전도도는 이론치와는 거리가 멀다.

따라서 이론적 열전도율에 최대한 근접하고 AlN 자체의 장점을 강조하기 위해 제조업체는 명백한 성능 단점을 피하기 위해 준비에 주의해야 합니다. 각 우수성 프로세스에는 비용이 많이 듭니다.

AlN 분말의 제조

최종 세라믹 제품을 준비하는 원료로서 순도, 입자 크기, 산소 함량 및 기타 불순물은 열전도도, 소결 및 성형 공정에 중요한 영향을 미칩니다. 그리고 이는 최종 제품의 우수한 성능의 초석입니다.

AlN 분말을 합성하는 방법에는 다음과 같은 여러 가지 방법이 있습니다.

① 직접질화법 : 고온의 질소분위기에서 알루미늄분말을 질소와 직접 화학적으로 결합시켜 질화알루미늄분말을 생성하며, 반응온도는 일반적으로 800℃~1200℃ 범위이다..

② 탄소열환원법 : 질소가스 환원 질화반응의 흐름 속에서 고온(1400℃~1800℃)에서 Al2O3분말과 탄소분말을 혼합하여 AlN분말을 생성하는 방법.

③ 자기전파 고온합성법 : 알루미늄분말의 직접질화법으로, 강한 발열반응인 알루미늄분말의 직접질화의 특성을 살려, 알루미늄분말을 질소점에서 사용하는 방식이다. 알루미늄과 질소 사이의 높은 화학 반응열은 자체적으로 반응을 유지하여 AlN을 합성합니다.

④화학기상증착법: 알루미늄 휘발성 화합물을 사용하고 질소 또는 암모니아 가스를 반응시켜 질화알루미늄 분말을 기상으로부터 침전시키는 방법. 알루미늄 소스의 선택에 따라 무기 및 유기 화학 기상 증착 방법으로 구분됩니다.

분명히 AlN 분말의 고순도, 미세 입자 크기 및 좁은 입자 크기 분포에 필요한 공정은 비용이 많이 들거나 제조 공정이 복잡하거나 생산 효율이 낮거나 장비가 높은 조건을 요구하므로 이러한 일련의 결과가 발생합니다. 어려움은 고품질 질화 알루미늄 분말의 높은 가격입니다.

AlN의 형성

AlN 분말의 성형 공정은 다양하며, Molding, Hot Pressing, Isostatic Pressing 등 전통적인 성형 공정을 적용할 수 있습니다. 그 중 열간 압착과 등방압 압착은 고성능 벌크 질화알루미늄 세라믹 재료 제조에 적합하지만, 높은 비용과 낮은 생산 효율성으로 인해 전자 산업에서 증가하는 질화알루미늄 세라믹 기판에 대한 수요를 충족시킬 수 없습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 최근에는 질화알루미늄 세라믹 기판을 형성하기 위해 유동주조법을 사용하고 있습니다. 주조법은 또한 전자 산업에서 질화알루미늄 세라믹의 주요 성형 공정이 되었습니다.

또한, AlN 분말의 강한 친수성으로 인해 산화를 줄이기 위해서는 성형 과정에서 물과의 접촉을 최대한 피해야 하며, 이는 유기 슬러리를 사용하여 질화알루미늄 세라믹 블랭크를 준비해야 함을 의미합니다. 그러나 사용되는 유기용제는 휘발성이 강하므로 환경과 인체에 악영향을 미칠 수 있습니다. 또는 소수성 및 친수성 유기 물질의 도움으로 AlN 표면에 코팅 랩을 형성하거나 특정 산소 분압 분위기에서 열처리하여 치밀한 산화알루미늄 층을 형성하는 등 AlN 분말의 가수분해에 대한 표면 저항을 향상시킵니다. 표면 등

AlN의 소결

질화알루미늄 소결 공정은 상대적으로 가혹하며, 소결 또는 열간 압착 소결 온도는 치밀한 소결을 달성하고 불순물 및 입계 단계의 함량을 감소시킬 뿐만 아니라 공정을 단순화하고 비용을 절감하기 위해 최대 1800℃ 이상인 경우가 많습니다. AlN 세라믹의 소결 공정 핵심: 첫째, 적절한 소결 공정과 분위기를 선택합니다. 둘째, 적절한 소결 첨가제를 선택하십시오.

1.소결공정

AlN 기판의 소결 공정은 자체 확산 계수가 작기 때문에 매우 어렵습니다.

① 열간압력 소결: 세라믹을 일정 압력 하에서 소결하여 가열소결과 가압성형을 동시에 할 수 있어 미세한 입자, 높은 상대밀도 및 우수한 기계적 특성을 얻을 수 있습니다.

② 무압력 소결 : 소결 공정은 간단하며 대기압 소결 질화 알루미늄 세라믹의 일반적인 온도 범위는 1600-2000 ℃입니다. 소결 온도를 적절하게 높이고 유지 시간을 연장하면 질화 알루미늄 세라믹의 밀도를 향상시킬 수 있지만 강도는 상대적으로 낮습니다.

③ 마이크로파 소결: 마이크로파 소결은 또한 마이크로파와 매체 사이의 상호 작용을 사용하여 유전 손실을 생성하고 블랭크 소결 방법의 전체 가열을 사용하는 빠른 소결 방법입니다.

④ 방전 플라즈마 소결 : 플라즈마 활성화, 핫 프레싱, 저항 가열 및 기타 기술을 통합합니다. 소결 속도가 빠르고 입자 크기가 균일하다는 특징을 가지고 있지만, 장비 비용이 높고 가공되는 공작물의 크기가 제한되어 있습니다.

⑤자기 전파 소결: 초고압 질소 가스 하에서 자기 전파 고온 합성 반응을 통해 치밀한 AlN 세라믹을 직접 제조합니다. 그러나 원료의 Al이 쉽게 녹고 블랭크에 질소가 침투하는 것을 방지하는 고온 연소 반응으로 인해 치밀한 AlN 세라믹을 얻기가 어렵습니다.

위의 5가지 소결 공정 중 열간 압착 소결이 고열 전도성 치밀화 AlN 세라믹을 제조하는 주요 공정입니다. 그러나 장비 요구 사항이 높고 생산 효율성이 낮은 더 복잡한 프로세스이므로 비용이 자연스럽게 높아집니다.

2. 소결분위기

현재 AlN 세라믹에는 중성 분위기, 환원 분위기, 약환원 분위기의 세 가지 소결 분위기가 있습니다. 중성분위기는 일반적으로 사용되는 N2를 사용하고, 환원분위기는 CO를 사용하며, 약환원분위기는 H2를 사용합니다.

환원 분위기에서는 AlN 세라믹의 소결 시간과 유지 시간이 너무 길어서는 안 되며, AlN의 환원을 피하기 위해 소결 온도도 너무 높아서는 안 됩니다. 중성 분위기에서는 위의 상황이 발생하지 않으므로 일반적으로 AlN 세라믹의 더 높은 성능을 얻기 위해 질소에서 소결하는 것을 선택합니다.

3. 소결첨가제 첨가

질화알루미늄 세라믹 기판의 소결 공정에서는 공정과 분위기가 제품 성능에 영향을 미치는 것을 제외하면 소결 첨가제의 선택도 특히 중요합니다.

AlN 소결 첨가제는 일반적으로 알칼리 금속 산화물 및 알칼리 토금속 산화물이며, 소결 첨가제는 두 가지 주요 역할을 합니다. 한편으로는 저융점 상 형성, 액상 소결, 소결 온도 감소 및 블랭크의 치밀화 촉진입니다. . 반면, 높은 열전도율은 AlN 기판의 중요한 성능입니다. 산소 불순물 등 다양한 결함이 존재하기 때문에 열전도도가 이론치보다 낮으므로, 소결조제를 첨가하면 산소와 반응하여 격자를 완성하여 열전도도를 향상시킬 수 있습니다.

AlN 세라믹의 소결에 사용되는 소결조제는 주로 Y₂O₃、CaO、Yb₂O₃、SM₂O₃、리₂O₃、B₂O₃、카페₂、YF₃、CaC_2, 등 또는 이들의 혼합물. 여러 복합 소결 보조제를 선택하면 단일 소결 보조제보다 더 나은 소결 효과를 얻고 AlN 저온 소결을 달성하며 에너지 소비를 줄이고 연속 생산을 촉진할 수 있습니다. 적합한 저온 소결 첨가제를 찾기 위해 제조업체는 연구 개발에 많은 시간과 노력을 투자해야 하는 경우가 많기 때문에 이 부분은 AlN 기판 가격에도 반영됩니다.

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