Alüminyum nitrür seramik substratları, silikon gofret gibi yarı iletken malzemelerinkine benzer son derece yüksek termal iletkenliğe, yüksek elektrik yalıtım hızı ve termal genleşme özelliklerine sahiptir. Elektronik ambalaj endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Alüminyum nitrür hammadde tozundaki pazar lideri Japonya Tokuyama Corporation'dır. Yıllık 840 ton alüminyum nitrür tozu ve küresel pazar payının yaklaşık% 75'ini oluşturmaktadır. Tokuyama esas olarak yüksek saflıkta elektronik dereceli alüminyum nitrür tozu üretmek ve hazırlamak için karbotermal indirgeme yöntemini kullanır.
Karbotermal azaltma yönteminin avantajları, geniş bir hammadde (AL2O3) yelpazesi kullanabilmesi ve aynı zamanda kararlı süreç kontrolü elde edebilmesidir. Karbotermal indirgeme yönteminin işlem prensibi aşağıdaki gibidir: eşit derecede karışık AL2O3 ve C bir N2 atmosferinde ısıtıldığında, AL2O3 önce azalır ve daha sonra elde edilen ürün ALN üretmek için N2 ile reaksiyona girer. Kimyasal reaksiyon formülü Al2O3 (s) + 3c (s) + n2 (g) → 2aln (s) + 3Co (g) 'dir. Bu yöntemin basit bir işlemi, yüksek toz saflığı, küçük parçacık boyutu ve muntazam dağılımı vardır. Bununla birlikte, sentez süresi uzundur, nitriding sıcaklığı nispeten yüksektir ve reaksiyondan sonra aşırı karbon çıkarılması gerekir. Karbon çıkarma kapsamlı değilse ve alüminyum nitrür tozundaki artık karbon içeriği çok yüksekse, toz performansı üzerinde büyük bir etkisi olacaktır. Tokuyama'nın h dereceli tozu, artık karbon içeriğini ≤ 280 ppm olarak kontrol edebilir ve G dereceli tozu ≤ 200 ppm olarak kontrol edebilir.
Aşırı artık karbon içeriği, alüminyum nitrür seramik substratları üzerinde aşağıdaki ana etkilere sahiptir:
Sinterleme işlemi üzerindeki etkisi: Alüminyum nitrür seramiklerinin sinterleme işlemi sırasında, artık karbon içeriği sinterlenmiş gövdenin yoğunlaştırma derecesini ve mikro yapısını etkileyecektir. Çok yüksek bir artık karbon içeriği, sinterlenmiş gövdede deliklerin veya çatlakların ortaya çıkmasına yol açabilir, böylece malzemenin mekanik özelliklerini ve termal stabilitesini azaltabilir.
Termal iletkenlik üzerindeki etki: artık karbon içeriğinin varlığı, alüminyum nitrür seramiklerinin termal iletkenliğini doğrudan etkileyecektir. Karbonun termal iletkenliği alüminyum nitrürden çok daha düşük olduğundan, artık karbon içeriğindeki bir artış, alüminyum nitrür seramiklerinin genel termal iletkenliğinde bir azalmaya yol açacaktır.
Mekanik Özellikler Üzerindeki Etki: Artık karbon içeriği, eğilme mukavemeti ve kırılma tokluğu gibi alüminyum nitrür seramiklerinin mekanik özelliklerini de etkileyecektir. Deneysel çalışmalar, sıcaklık azaldıkça, uygun miktarda artık karbon içeren alüminyum nitrür seramiklerinin eğilme mukavemeti ve kırılma tokluğunun bir dereceye kadar artacağını göstermiştir. Bununla birlikte, artık karbon içeriği çok yüksekse, malzemenin içinde stres konsantrasyonuna yol açabilir ve daha sonra mekanik özelliklerini azaltabilir.
Elektriksel özellikler üzerindeki etkisi: Yüksek elektrik yalıtım gerektiren uygulama alanları için, artık karbon içeriğinin varlığı alüminyum nitrür seramiklerinin elektrik yalıtım performansını azaltabilir. Karbon kendisi iletken bir malzeme olduğundan, çok yüksek bir artık karbon içeriği, malzemenin elektriksel iletkenliğini artıracak ve böylece elektronik alanındaki uygulamasını etkileyecektir.
