氮化铝陶瓷和氮化硅陶瓷之间的优缺点在哪

有关资料显示，氮化硅Si 3 N 4陶瓷基片弹性模量为320GPa，抗弯强度为920MPa，热膨胀系数仅为3.2×10 -6 /°C，介电常数为9.4，具有硬度大、强度高热膨胀系数小、耐腐蚀性高等优势。由于Si 3 N 4 陶瓷晶体结构复杂，对声子散射较大，因此早期研究认为其热导率低，如Si 3 N 4 轴承球、结构件等产品热导率只有15W/(m·K)~30W/(m·K)。但是，通过研究发现，Si 3 N 4 材料热导率低的主要原因与晶格内缺陷、杂质等有关，并预测其理论值最高可达320W/(m·K)。之后，在提高Si3N4材料热导率方面出现了大量的研究，通过工艺优化，氮化硅陶瓷热导率不断提高，目前已突破177W/(m·K)。

此外，与其他陶瓷材料相比，Si 3 N 4 陶瓷材料具有明显优势，尤其是在高温条件下氮化硅陶瓷材料表现出的耐高温性能、对金属的化学惰性、超高的硬度和断裂韧性等力学性能。Si 3 N 4 陶瓷的抗弯强度、断裂韧性都可达到AlN的2倍以上， 特别是在材料可靠性上，Si 3 N 4 陶瓷基板具有其他材料无法比拟的优势。

而氮化铝AlN，是兼具良好的导热性和良好的电绝缘性能少数材料之一，氮化铝具备以下优点：

（1）氮化铝的导热率较高，室温时理论导热率最高可达320W/(m·K)，是氧化铝陶瓷的8～10倍，实际生产的热导率也可高达200W/(m·K)，有利于LED中热量散发，提高LED性能；

（2）氮化铝线膨胀系数较小，理论值为4.6×10 -6 /K，与LED常用材料Si、GaAs的热膨胀系数相近，变化规律也与Si的热膨胀系数的规律相似。另外，氮化铝与GaN晶格相匹配。热匹配与晶格匹配有利于在大功率LED制备过程中芯片与基板的良好结合，这是高性能大功率LED的保障。

（3）氮化铝陶瓷的能隙宽度为6.2eV，绝缘性好，应用于大功率LED时不需要绝缘处理，简化了工艺。

（4）氮化铝为纤锌矿结构，以很强的共价键结合，所以具有高硬度和高强度，机械性能较好。另外，氮化铝具有较好的化学稳定性和耐高温性能，在空气氛围中温度达1000℃下可以保持稳定性，在真空中温度高达1400℃时稳定性较好，有利于在高温中烧结，且耐腐蚀性能满足后续工艺要求。

编辑本段结构

氮化铝陶瓷是以氮化铝(AIN)为主晶相的陶瓷。AIN晶体以〔AIN4〕四面体为结构单元共价键化合物，具有纤锌矿型结构，属六方晶系。化学组成 AI 65.81%，N 34.19%，比重3.261g/cm3，白色或灰白色，单晶无色透明，常压下的升华分解温度为2450℃。为一种高温耐热材料。热膨胀系数（4.0-6.0）X10（-6）/℃。多晶AIN热导率达260W/(m.k)，比氧化铝高5-8倍，所以耐热冲击好，能耐2200℃的极热。此外，氮化铝具有不受铝液和其它熔融金属及砷化镓侵蚀的特性，特别是对熔融铝液具有极好的耐侵蚀性。

编辑本段性能：

AIN陶瓷的性能与制备工艺有关。 如热压烧结AIN陶瓷，其密度为3 .2一3 .3g/cm3，抗弯强度350一400 MPa(高强型900 MPa)，弹性模量310 GPa，热导率20-30W.m(-1).K(-1)，热膨胀系数5.6x10(-6)K(-1)(25℃一400℃)。机械加工性和抗氧化性良好。

编辑本段应用

： 1.氮化铝粉末纯度高，粒径小，活性大，是制造高导热氮化铝陶瓷基片的主要原料。 2.氮化铝陶瓷基片，热导率高，膨胀系数低，强度高，耐高温，耐化学腐蚀，电阻率高，介电损耗小，是理想的大规模集成电路散热基板和封装材料。 3.氮化铝硬度高,超过传统氧化铝,是新型的耐磨陶瓷材料,但由于造价高,只能用于磨损严重的部位. 4.利用AIN陶瓷耐热耐熔体侵蚀和热震性，可制作GaAs晶体坩埚、Al蒸发皿、磁流体发电装置及高温透平机耐蚀部件，利用其光学性能可作红外线窗口。氮化铝薄膜可制成高频压电元件、超大规模集成电路基片等。 5.氮化铝耐热、耐熔融金属的侵蚀，对酸稳定，但在碱性溶液中易被侵蚀。AIN新生表面暴露在湿空气中会反应生成极薄的氧化膜。 利用此特性，可用作铝、铜、银、铅等金属熔炼的坩埚和烧铸模具材料。AIN陶瓷的金属化性能较好，可替代有毒性的氧化敏瓷在电子工业中广泛应用。

2、热膨胀系数：氧化铝陶瓷电路板的导热系数和氮化铝陶瓷电路板基本相同。

导热率和热膨胀系数是最直接体现电路板性能的参数，相信大家已经能够比较直观看出氮化铝陶瓷电路板的优势，其实不光光是只是这两点，氮化铝陶瓷电路板可以将陶瓷电路板的易碎缺点降到最低，氮化铝陶瓷电路板的硬度会比氧化铝陶瓷电路板的硬度高很多。

氮化铝陶瓷综合性能优良，理论热导率为320W/（m），具有优良的热传导性，可靠的电绝缘性，低介电常数和损耗，无毒以及与硅相匹配的热膨胀系数。

利用AIN陶瓷耐热耐熔体侵蚀和热震性，可制作GaAs晶体坩埚、Al蒸发皿、磁流体发电装置及高温透平机耐蚀部件，利用其光学性能可作红外线窗口。氮化铝薄膜可制成高频压电元件、超大规模集成电路基片等。氮化铝耐热、耐熔融金属的侵蚀，对酸稳定，但在碱性溶液中易被侵蚀。AIN新生表面暴露在湿空气中会反应生成极薄的氧化膜。利用此特性，可用作铝、铜、银、铅等金属熔炼的坩埚和烧铸模具材料。AIN陶瓷的金属化性能较好，可替代有毒性的氧化铍瓷在电子工业中广泛应用。

（2）①通常情况下，空气中氮气的体积分数约为78%；

②因为氮气的密度比氧气小，是一种难于液化的气体，故氮气从液态空气中先蒸发出来；

（3）根据质量守恒定律和化学方程式可知，X的化学式中含有Al的个数为：2，含有N的个数为：2-2=0，含有C的个数为：3-3=0，含有O的个数为：3；故X的化学式为Al2O3；制AlN的化学方程式为：Al2O3+N2+3C═2AlN+3CO；

（4）铝在地壳中含量居所有元素的第3位；铝对人体的脑、心、肝、肾的功能和免疫功能都有损害，给大家提一条减少生活中铝元素摄入的合理化建议：少用铝制餐具或少吃用铝制易拉罐装的饮料．

故答案为：（1）B；

（2）78%，氮气；

（3）Al2O3，Al2O3+N2+3C═2AlN+3CO；

（4） 3，少用铝制餐具或少吃用铝制易拉罐装的饮料．

所以平时对于不同产品使用一定要多跟专业技术人员沟通，这样能够掌握更多正确的使用方法，多跟别人学习沟通，需要注意以下几个方面。

1.沟通时舍弃你的自尊心.

无谓的自尊和自傲只会成为沟通的绊脚石，因此，至少应当在沟通的时候舍弃自己所谓的自尊心。不要说出“我的自尊心不允许我……”这样的话，这只会让沟通无法进行下去。

2.与沟通对象坦诚相待.

沟通的过程中与沟通对象坦诚相待非常重要，不要有隐瞒，坦诚是你们通过沟通加深合作关系的重要台阶。首先可以通过自己的坦诚，让对方相信自己，进而带动对方对你坦诚，进而促进沟通的顺利愉 快进行。

3.清晰地陈述理由.

无论是什么问题，为什么、怎么做、理由是什么之类的一定要充分地向对方解释，即使没什么理由的行动，也一定要告知对方自己的考虑和想法，得到对方的理解和行动上的支持对于沟通的发展和接下 来事态的发展都有良好的帮助。