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您的氮化铝耐水解吗?
发布时间:2022.05.04

随着5G万物互联时代的到来,并伴随集成电路小型化,密集化,导致各型功率设备功耗不断增大,对导热提出了更高的要求。氮化铝因其具有高导热率,其理论值为320 W/(m·K),(其实际值仍可达100~280 W/(m·K),相当于氧化铝的5~10 倍),高强度、高体积电阻率、高绝缘耐压、低介电损耗,热膨胀系数与硅材匹配等优良特性,使氮化铝已成为目前非常有希望的新一代高导热填料粉体及陶瓷电子基板和封装材料,氮化铝其晶型以【ALN4】四面体结构单元组成,如图1所示;

图1 ALN晶体机构(  --N原子;  -- AL原子)

然而氮化铝粉末与水有着很高的反应活性,在潮湿的环境极易与水中羟基形

成氢氧化铝,并释放刺激性气味(氨),其水解原理如式1,氮化铝晶格溶入大量的氧,降低其热导率,给氮化铝的储存、运输及后续的使用过程带来很大困难。因此提高氮化铝粉末的抗水解能力,对推广氮化铝的应用具有非常重大的意义。

针对氮化铝易水解的难题,科研学者对此进行了长期系统的研究,总结如下:

百图公司其氮化铝粉末采用高活性铝源及碳源,通过碳热还原工艺合成氮化铝粉体。制备的高纯氮化铝其导热率可达到 80~320W/m·k 之间,但其耐水解能力较差,如下图2、3:

其中图2为常规氮化铝粉末(D50≈1μm),图3为水解后的氮化铝粉末(水解条件:60°水浴×30min),经过30分钟热水浴后,氮化铝粉末出现刺激性气味(氨气),且出现大量结块氢氧化铝(为图3中红色线圈致密部分),故未做处理的氮化铝其抗水解能力较差,不具备潮湿环境下使用条件。

百图公司借鉴科研研究成果,并结合自身改性粉体优势,配合特殊加工工艺研发出具有较强抗水解能力的氮化铝粉末,可有效抑制氮化铝粉末的水解,提高其应用场景。

经过我司特选改性处理试剂与特殊工艺处理后的氮化铝粉末(TA-ST系列),其具有优异的抗水解能力,如下图4、图5:

经过改性后的氮化铝粉末,表面并无明显变化(如图2与图4),但其抗水解能力大大提升,经过更为严苛的水解条件,将我司改性产品与市面竞品进行水解PH对比(置于90°烘箱中水浴),PH变化结果如图6,经过120H后我司改性产品PH仍小于10,且改性后的氮化铝粉末并未出现刺激性气味与结块现象(如图3与图5)。

图6 水解PH对比图

经过改性后氮化铝粉末可大大提高应用场景,扩大使用范围,特别适用于氮化物的高填充,高导热材料领域。其主要使用产品如下:

高导热凝胶;

高导热垫片;

高导热硅脂;

高导热膜材料等。