高熱導(dǎo)率AIN-Si3N4復(fù)合陶瓷材料制備技術(shù)及性能研究.pdf

1、隨著科技和信息飛速發(fā)展，對(duì)半導(dǎo)體芯片等電子設(shè)備和配套材料提出的要求也越來越高。Si3N4陶瓷具有良好的力學(xué)性能，與AlN相近的理論熱導(dǎo)率、與Si相近的熱脹系數(shù)以及電絕緣良好、無毒等特點(diǎn)，被認(rèn)為是一種很有潛力的高速電路和大功率器件的散熱和封裝材料。論文將導(dǎo)熱性能好的AlN陶瓷與Si3N4陶瓷復(fù)合，研究了一種高熱導(dǎo)率AlN/Si3N4復(fù)合陶瓷，該復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能。
　　本文系統(tǒng)地研究了燒結(jié)方法、燒結(jié)溫度以及燒結(jié)助劑的種類和含

2、量對(duì)AlN/Si3N4復(fù)合陶瓷致密度、熱導(dǎo)率、彎曲強(qiáng)度及介電性能的影響。采用N2保護(hù)下的無壓燒結(jié)、氣壓燒結(jié)和熱壓燒結(jié)三種燒結(jié)方法，在相同燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間的條件下，試樣的相對(duì)密度、彎曲強(qiáng)度和熱導(dǎo)率均有顯著的增加，材料的介電常數(shù)的變化不大，其中采用熱壓燒結(jié)制備的樣品，當(dāng)燒結(jié)溫度達(dá)到1750℃時(shí)，制備的AlN/Si3N4復(fù)合陶瓷的相對(duì)密度達(dá)到93.7％，彎曲強(qiáng)度為372GPa，熱導(dǎo)率為33W·m-1·K-1，介電常數(shù)8.14。當(dāng)復(fù)合材料中A

3、lN的含量為20wt.％時(shí)，以La2O3作為燒結(jié)助劑，采用熱壓燒結(jié)的方法，在1750℃、30GPa壓力下燒結(jié)制備的AlN/Si3N4復(fù)合陶瓷的相對(duì)密度達(dá)到98％，彎曲強(qiáng)度為387GPa，熱導(dǎo)率為35W·m-1·K-1，綜合性能最佳。
　　論文研究了不同組分AlN/Si3N4復(fù)合陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)和性能。結(jié)果表明，隨AlN含量的增加，材料的致密度先升高后下降，主要原因是添加少量AlN時(shí)，促進(jìn)了復(fù)合材料的燒結(jié)致密化，但是當(dāng)AIN含量進(jìn)一步