高壓快速制備高導(dǎo)熱陶瓷.pdf

1、本文主要研究了制備高導(dǎo)熱電子封裝基板陶瓷材料的新方法。在目前國內(nèi)外導(dǎo)熱陶瓷制備研究基礎(chǔ)上，提出以立方氮化硼（cBN）為主要原料，采用高溫高壓燒結(jié)方法制備聚晶立方氮化硼（PcBN）導(dǎo)熱陶瓷，并在相同條件下制備氮化鋁（AlN）導(dǎo)熱陶瓷、β-碳化硅（β-SiC）導(dǎo)熱陶瓷和聚晶金剛石（PCD）導(dǎo)熱陶瓷的方案。本文首先采用熱電偶測溫法和金屬熔點法對實驗平臺TH-V型六面頂壓機進行了腔體溫度和腔體壓力的標定，然后對燒結(jié)粉料進行預(yù)處理和組裝，并在6G

2、Pa和1500℃的高溫高壓條件下燒結(jié)PcBN陶瓷、AlN陶瓷、β-SiC陶瓷和PCD陶瓷。
　　通過對高壓快速制備的PcBN陶瓷、AlN陶瓷、β-SiC陶瓷和PCD陶瓷進行密度、SEM、XRD、抗彎強度、熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)和熱擴散系數(shù)檢測，綜合分析得到如下結(jié)論：
　　1.采用高溫高壓燒結(jié)的方法，可以快速實現(xiàn)cBN、AlN、β-SiC和金剛石等單晶粉末的致密化燒結(jié)，且燒結(jié)體中晶粒結(jié)晶程度高；
　　2.在cBN原料中適當添

3、加鋁（Al）和氮化鋁（AlN），均可極大提高PcBN內(nèi)部晶粒之間的粘合強度，從而提高PcBN陶瓷的抗彎強度并且改變PcBN陶瓷的斷裂特征；
　　3.添加5％金屬Al的PcBN陶瓷的熱導(dǎo)率隨著cBN粒度的增大而升高，當cBN粒度為8-12μm時，PcBN陶瓷的熱導(dǎo)率可接近100W/mK，達到高導(dǎo)熱陶瓷對熱導(dǎo)率的要求；添加不同含量AlN的PcBN陶瓷的熱導(dǎo)率隨著AlN含量的增加而降低，添加5%的AlN、粒度為2-4μm的PcBN陶瓷的

4、熱導(dǎo)率接近90W/mK，基本達到高導(dǎo)熱陶瓷對熱導(dǎo)率的要求。說明合理的添加助燒劑可以使PcBN陶瓷具備高熱導(dǎo)率；
　　4.添加Al或AlN的 PcBN陶瓷的熱膨脹系數(shù)與Si的熱膨脹系數(shù)相匹配；
　　5.高溫高壓燒結(jié)的AlN陶瓷和β-SiC陶瓷的熱導(dǎo)率較低，但PCD陶瓷的熱導(dǎo)率可達到129.5W/mK，完全可以滿足高導(dǎo)熱陶瓷對熱導(dǎo)率的要求。
　　本文借助高溫高壓設(shè)備，在極短的時間內(nèi)實現(xiàn)了cBN、AlN、β-SiC和金剛石等