氮化物陶瓷基板烧结的关键材料——氮化硼

信息来源：本站 | 发布日期： 2024-01-29 11:18:30 | 浏览量：896447

摘要：

氮化物陶瓷是氮与金属或非金属元素以共价键相结合的难熔化合物为主要成分的陶瓷，应用较广的陶瓷有氮化硅（Si3N4）、氮化铝（AlN）、氮化硼（BN）等陶瓷。其中，由于具有优异的硬度、机械强度和散热性，氮化硅陶瓷和氮化铝陶瓷可制成用于电子封装的陶瓷基板，具有良好的发…

氮化物陶瓷是氮与金属或非金属元素以共价键相结合的难熔化合物为主要成分的陶瓷，应用较广的陶瓷有氮化硅（Si3N4）、氮化铝（AlN）、氮化硼（BN）等陶瓷。其中，由于具有优异的硬度、机械强度和散热性，氮化硅陶瓷和氮化铝陶瓷可制成用于电子封装的陶瓷基板，具有良好的发展前景。而在氮化铝、氮化硅陶瓷基板的制备过程中，氮化硼陶瓷发挥了重要的作用。

一、氮化硼的特点

氮化硼（Boron Nitride）是一种由相同数量的氮原子（N）和硼原子（B）组成的二元化合物，其实验式是BN。按晶型分，氮化硼被分为六方氮化硼（hBN，又称α-BN或g-BN）、立方氮化硼（CBN，又称β-BN或z-BN）、菱方氮化硼（RBN）和纤锌矿氮化硼（WBN）。

图氮化硼晶体结构，来源：维基百科

其中，立方氮化硼和六方氮化硼是比较常见的晶型。立方氮化硼结构类似于钻石，极其坚硬，被广泛使用的工业钻磨工具。六方氮化硼（hexagonal boron nitride）是一种白色的粉末，是一种先进陶瓷材料，其晶体结构与石墨非常相似，且两者的物理化学性质也较为相像，因此六方氮化硼也被称为“白色石墨”，是最普遍使用的氮化硼形态。

六方氮化硼的特点：

膨胀系数相当于石英，但导热率却为石英的十倍，与不锈钢相同，高导热系数热压制品为33W/M.K，抗热震性能极好；
在机械特性方面拥有不磨蚀、润滑性佳、极易加工等优点；
在电气特性方面拥有介电强度佳、低介电常数、高频率下低损耗、可微波穿透、良好的电绝缘性等优点；
在热力特性方面拥有高热传导、高热容量、低热膨胀、抗热冲击、高温润滑性及高温安全性等优点；
在化学特性方面拥有化学安定性、抗腐蚀、抗氧化、低湿润、生物安定性及不沾性等优点。

二、氮化硼在陶瓷基板的应用

1、氮化硅/氮化铝基板的烧结坩埚

氮化硼坩埚可以用于烧结氮化硅基板/结构件烧结、氮化铝基板/结构件等，^使用温度2100℃，具有耐高低温反复冲击，耐碳腐蚀，与金属、陶瓷材料不反应，不粘结，使用寿命长等特点，可以代替石墨，氧化铝坩埚。

图氮化铝/氮化硅基板烧结用坩埚，来源：赛瑞特

2、氮化硼隔离粉

氮化硼隔离粉用于氮化铝/氮化硅陶瓷基板烧结过程中的生坯隔离或者埋烧用途，可防止基板不会相互粘结，能够使烧结好的基板片之间轻松分离，不会污染产品，并且降低基板表面粗糙度，提高产品合格率。烧结后的陶瓷基板可通过抛刷及超声波清洗将基板表面的氮化硼层去除。

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