Устойчив ли ваш AlN к гидролизу?

Керамика AlN демонстрирует превосходную изоляцию, высокую теплопроводность, превосходную устойчивость к высоким температурам, коррозионную стойкость и коэффициент теплового расширения, который соответствует кремнию, что делает ее идеальным теплоотводящим и упаковочным материалом для нового поколения больших интегральных схем, схем полупроводниковых модулей и мощных устройств. Однако, порошок AlN—сырье для производства высокотемпературная керамика AlN— очень восприимчив к гидролизу. Это не только усложняет его транспортировку и хранение, но, что более важно, снижает содержание азота после гидролиза, значительно ухудшая эксплуатационные характеристики конечной керамики AlN. Кроме того, гидролитическая нестабильность порошка AlN затрудняет разработку процессов формования на водной основе для промышленные керамические изделия из AlN.

Таким образом, гидролитическая чувствительность порошка AlN стала основным препятствием для его широкого применения. Преодоление этой проблемы и повышение стойкости порошка к гидролизу, чтобы сделать его пригодным для мокрого формования на водной основе, стало ключевым направлением исследований в области керамики AlN в последние годы.

Механизм гидролиза

Условия и продукты гидролиза порошка AlN немного различаются в разных исследованиях. Некоторые исследователи предполагают, что порошок сначала реагирует с водой, образуя аморфный AlOOH и газообразный аммиак. Затем аммиак реагирует с водой, образуя OH⁻, повышая pH раствора. При определенных температуре и кислотности AlOOH далее реагирует с водой, образуя Al(OH)₃.

Как определить, гидролизовался ли AlN?

Поскольку в результате гидролиза образуется газообразный аммиак, который в воде ионизируется до NH₄⁺ и OH⁻, pH раствора изменяется, что делает pH ключевым показателем степени гидролиза.

Кроме того, XRD может использоваться для фазового анализа до и после гидролиза для качественного определения новых фаз и оценки продуктов/степени гидролиза. SEM выявляет морфологические изменения в частицах AlN, предоставляя качественное представление о ходе гидролиза. TEM, помимо анализа морфологии, может исследовать кристаллическую структуру продуктов гидролиза. Поскольку гидролиз потребляет порошок AlN (через выделение аммиака), измерение потери массы порошка до и после гидролиза является еще одним критическим показателем.

Как смягчить гидролиз AlN?

Подавление гидролиза обычно включает покрытие частиц AlN защитным слоем — посредством химической связи или физической адсорбции — для их изоляции от воды.

Основные методы включают в себя:

1. Модификация поверхности AlN——Химическая модификация поверхности

Этот подход химически реагирует Частицы AlN с модификаторами для формирования пассивирующего слоя, улучшающего свойства поверхности.

Методы включают в себя:

①Модификация связующего агента

②Модификация привитой сополимеризации

③Модификация поверхностного окисления

④Модификация поверхностно-активного вещества

2. Обработка поверхности AlN——Обработка поверхности физическим покрытием

(1) Жидкофазное покрытие

Модификаторы добавляются в суспензию порошка AlN, образуя покрытие путем механического перемешивания. Покрытие прилипает посредством адсорбции или сил Ван-дер-Ваальса, без химических реакций.

(2) Покрытие, нанесенное методом осаждения из паровой фазы

Использование сублимации материалов (например, SiO), которые нагреваются для осаждения на частицы AlN, что повышает устойчивость к гидролизу. Например, порошок SiO сублимируется в тигле Al₂O₃, содержащем порошок AlN, углеродный войлок и графитовые пластины, образуя защитный слой.

В качестве альтернативы, сильные кислотные модификаторы могут быть смешаны с порошком AlN посредством механического шарового измельчения. Этот метод позволяет избежать высоких температур, обеспечивает хорошую воспроизводимость и значительно повышает устойчивость к гидролизу, одновременно улучшая дисперсию и стабильность в воде — полезно для приготовления керамических суспензий AlN с высоким содержанием твердого вещества.

Краткое содержание

Хотя все методы повышают устойчивость порошка AlN к гидролизу, каждый из них имеет ограничения.

Например:

Керамический порошок AlN требует высокой чистоты. Покрытия на основе кремния (например, из силана) могут вносить примеси во время спекания, снижая теплопроводность. Здесь предпочтительны органические кислоты или термическое окисление.

Материалы термоинтерфейса (TIM) требуют совместимости с силиконовыми маслами/гелями для обеспечения высокой загрузки наполнителя и однородности.Более подходящими являются обработки на основе силана.

Сочетание нескольких методов модификации может дать превосходные результаты.

О компании Xiamen Juci Technology Co., Ltd.

Xiamen Juci Technology Co., Ltd. — высокотехнологичное предприятие, специализирующееся на исследованиях, разработках, производстве и продажах высокопроизводительные материалы AlN. Как ведущий порошок AlN поставщики, компания стремится предоставлять высококачественные продукты и решения из серии нитрида алюминия для таких отраслей, как электроника, полупроводники и аэрокосмическая промышленность. Xiamen Juci Technology Co., Ltd. может эффективно решать проблему гидролиза AlN. Благодаря исключительному качеству и обслуживанию Xiamen Juci заслужила широкое доверие клиентов по всему миру.

Контакт для СМИ:
Сямэнь Технология Juci Ко., Лтд.

Телефон: +86 592 7080230
Электронная почта: miki_huang@chinajuci.com

Веб-сайт: www.jucialnglobal.com