高纯氮化铝粉体制备及其制品致密化控制技术

黄海燕，洪 杰，李成贵，宋嘉骏，成 罗

（宁夏北瓷新材料科技有限公司，宁夏 银川 750200）

摘  要：氟化铝陶瓷作为新型电子封装材料，其高纯粉体制备和致密化烧结是制约性能提升的关键技术瓶颈。采用碳热还原氪化法，通过原料纯化、气氛保护和碳铝比优化等措施，制备出氧含量0.5%~0.7%，纯度99.3%~99.5%的高纯氟化铝粉体，系统研究了Y,0-Ca0复合助剂体系配比，成型工艺参数及烧结温度曲线对制品致密化的影响规律。在1740～1780℃烧结条件下，制品相对密度达97.8%~98.6%，热导率达186~195W/(m·K)，抗弯强度328~342MPa,建立了从粉体合成到制品烧结的完整技术体系，为高性能氟化铝陶瓷的规模化生产提供技术支撑。

关键词：氮化铝陶瓷；碳热还原氪化;致密化烧结；烧结助剂

0 引言

随着5G通信、功率电子等领域快速发展，电子器件功率密度持续提升，对散热基板材料提出更高要求。氮化铝陶瓷具有高热导率[理论值320W/（m·K）]，低介电常数，热膨胀系数与硅匹配等优异性能，是理想的电子封装基板材料。然而氧杂质严重降低热导率，纯氮化铝因强共价键难以致密化，成为制约其应用的技术瓶颈。系统研究高纯粉体制备工艺、烧结助剂作用机理及致密化过程控制技术，对推动氮化铝陶瓷产业化应用具有重要意义。

1 高纯氮化铝粉体制备技术

1.1 碳热还原氮化反应机理

碳热还原氮化法是制备高纯氮化铝粉体的主流工艺路线，其反应过程分为多个阶段进行，在600~1000℃温度区间，氧化铝与碳首先发生还原反应生成AL₂O、AL₄C₃等中间产物，反应方程式如式（1）所示。

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