氮化铝陶瓷表面活性反应覆铜工艺研究(卓工)文献综述

 2022-11-28 04:11

1.结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写

2000 字左右的文献综述:

文 献 综 述

  1. 。陶瓷制备方法

AIN晶体以〔AIN4〕四面体为结构单元共价键化合物,具有纤锌矿型结构,属六方晶系。化学组成 AI 65.81%,N 34.19%,比重3.261g/cm3,白色或灰白色,单晶无色透明,常压下的升华分解温度为2450℃。为一种高温耐热材料。热膨胀系数(4.0-6.0)X10-6/℃。多晶AIN热导率达260W/(m.k),比氧化铝高5-8倍,所以耐热冲击好,能耐2200℃的极热。此外,氮化铝具有不受铝液和其它熔融金属及砷化镓侵蚀的特性,特别是对熔融铝液具有极好的耐侵蚀性。

AIN陶瓷基板材料的制备.陶瓷基板的成型主要有压膜、干压和流延成型3种方法。其中以流延成型生产效率最高,且易于实现生产的连续化和自动化,改善产品质量,降低成本,实现大批量生产,生产的基板厚度可以薄至10um一下,厚至1mm以上。流延成型是AIN陶瓷基板向实用化转化的重要一步,有着重要的应用前景。流延成型工艺包括浆料制备、球磨、成型、干燥、剥离基带等过程,该工艺方法的特点是设备简单、工艺稳定、可连续操作、生产效率高、可实现自动化。通常流延成型的具体过程如下:将陶瓷粉料与有机结合剂、增塑剂、悬浮剂、润湿剂等添加剂在溶剂中混合,形成均匀稳定的悬浮浆料,成形时料浆从料斗下部流至基带之上,通过基带与刮刀之间的相对运动而形成坯膜,坯膜的厚度由刮刀控制,然后将坯膜连同基带一起送至烘千室烘干, 待溶剂蒸发后,有机结合剂在陶瓷颗粒之间形成网络结构,形成具有一定强度和韧性的坯片。

基板制备的影响因素:流延法制备陶瓷基板对工艺要求非常严格,要制得性能良好的AIN基板,必须对流程中得每一一个工序做到最优化。影响基板性能的因素有浆料粘度,排胶和预烧结等。影响浆料粘度的因素: 研磨时间、有机混合溶剂掺量、分散剂掺量及粘结剂、塑性剂。排胶技术的影响: 由于在基板生坯的流延制备过程中加入了大量的有机溶剂、粘结剂和润滑剂等有机物,不同有机物挥发的及时温度和挥发速率各不相同,而且有机物在还原气氛下排胶和预烧结过程中会在AIN颗粒表面产生大量的残余碳,使素坯成黑色,从而影响基板的烧结行为,使基板不能致密烧结,同时影响基板的外观,降低基板的热导率。预烧结的影响:经流延法制得的基片素坯,由于内含大量的有机物,其内部的孔隙率较大,强度较低,若直接进行烧结,会导致基板产生较强的收缩,基板翘曲,而且在烧结时还会导致坯片的相互粘结,影响基板的成品率和热导率。为了防止以上缺陷的产生,在1ensp;100ensp;℃的氮气氛炉中预烧后再进行烧结,可以提高素坯强度,减少孔隙率,得到平整度高、性能良好的AlN基板材料。

  1. 氮化铝陶瓷覆铜版的DBC法

直接覆铜法(Direct bonded copper method,简称DBC法)是目前最经常采用的大功率模 块用陶瓷覆铜基板的制造方法,它主要是一种基于氧化物特别是氧化铝离瓷基板发展起来 的陶瓷表面的金属化技术.与采用DBC技术制备的A1203覆铜基板相比,AIN.DBC基板 除了具有铜箔的高导电特性外,还具有A]N陶瓷的高导热特性,适用于大功率电力电子模 块,如GTG、IGBT、大功率DC/DC电源模块、固态继电器、半导体制冷堆、封装外壳中 的功率模块等

DBC法的基本要点是在弱氧化气氛下被敷接到陶瓷表面的金属铜周围形成一层CuO 共晶液相,该液相能够良好地润湿互相接触的cu箔和陶瓷基板表面,并形成CuAl02等界 面产物,使二者牢固结合在一起.由此可见,敷接过程中CuO共晶液相对陶瓷基扳的 润湿是非常关键的.大量文献报道了富含氧的液体铜能够与刚玉形成良好的润湿。而对于共价键较强的AIN陶瓷,必须通过表面改性的办法来改善润湿性.一般采用在空气中氧 化的方法在AIN基板的表面形成一薄层A1203,通过该过渡层与金属铜结合在一起、然 而由于A1203薄层与AIN基体之间的热膨胀系数存在着较大的差异.容易在氧化及敷接过 程中产生内应力导致结合强度降低,此外基板表面的其它物理化学状态,如晶粒大小,晶 界相的多少、组成及分布等都会对敷接强度产生不同程度的影响。

三,氮化铝陶瓷覆铜钎焊法

按处理方法分, 钎焊法有金 属喷镀法和直接钎焊法两种。 金属喷镀法是使陶瓷表面金属化的一种方法。 其表面是金属氧化物时, 可用还原处理等适当方法使其金属化。用铜钎焊或银钎焊将金属钎焊到金属喷镀面上。

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