石墨基體表面絕緣導(dǎo)熱陶瓷涂層的制備工藝研究.pdf

1、基于大功率LED器件的低熱阻封裝技術(shù),探索性地在石墨基體表面制備了具有絕緣導(dǎo)熱性能的復(fù)相陶瓷涂層。本文主要介紹兩種復(fù)相陶瓷涂層:(1)AlN-Al2O3·B2O3-SiC涂層;(2)Si3N4-SiC涂層。首先,選用硼酸(H3BO3)、AlN粉體、單質(zhì)硅粉為原料,并通過球磨混合制得復(fù)合漿料,涂覆在石墨基體表面,在埋粉的工藝條件下,成功地制備出AlN-Al2O3·B2O3-SiC復(fù)相陶瓷涂層。對于Si3N4-SiC涂層,選用單質(zhì)硅粉為原料

2、,將球磨后的硅粉漿料涂覆于石墨基體表面,對其進(jìn)行氮氣氣氛熱處理,成功制備出Si3N4-SiC涂層。通過對兩種復(fù)相陶瓷涂層進(jìn)行表征與分析,系統(tǒng)地研究了各種工藝條件對涂層制備和涂層與基體之間結(jié)合界面行為的影響規(guī)律,并對復(fù)相陶瓷涂層性能進(jìn)行一定研究。
　　對AlN-Al2O3·B2O3-SiC復(fù)相陶瓷涂層,采用埋粉燒結(jié)工藝進(jìn)行熱處理時,在1400℃保溫2h時得到的復(fù)相陶瓷涂層表面光滑,涂層主要物相為AlN、SiC、硼酸鋁,涂層結(jié)構(gòu)致密,

3、沒有裂紋和氣孔等缺陷,與基體結(jié)合良好。熱處理溫度對涂層制備影響很大,當(dāng)最高溫度在1450℃～1500℃時,涂層內(nèi)部出現(xiàn)氣孔等缺陷;原料配比的變化對涂層物相組成基本無影響,但是對表面形貌和界面結(jié)合影響很大,隨著Si/Al比值的逐漸減小,涂層表面出現(xiàn)裂紋;對1400℃保溫2h氣氛熱處理樣品進(jìn)行納米壓痕測試,納米硬度和彈性模量分別為7.7GPa和128.3GPa;采用自行設(shè)計的電阻率測試方法,電阻率為3.6×107Ω·m。
　　對Si3

4、N4-SiC復(fù)相陶瓷涂層,本文只對Si3N4-SiC復(fù)相陶瓷涂層的制備工藝做了初步探討,并對表面形貌做了初步分析。采用不同熱處理工藝對涂層物相影響很大。在埋粉條件下燒結(jié)至1500℃保溫2h得到的涂層物相主要是SiC;在氮氣氣氛下燒結(jié)至1450℃得到的涂層物相為少量Si3N4、SiC和殘留硅粉;對氮氣氣氛下1450℃燒結(jié)得到的樣品進(jìn)行二次燒結(jié),燒結(jié)溫度為1500℃,此時物相為Si3N4、SiC。經(jīng)二次燒結(jié)得到的涂層結(jié)構(gòu)非常致密,與基體結(jié)合