原料及工藝對AlN-Al2O3復(fù)相陶瓷導(dǎo)熱性能影響的研究.pdf

1、隨著電子封裝技術(shù)向著小型化、高可靠性、高密度方向發(fā)展，對基板材料性能要求也越來越高。陶瓷基板因其良好的耐熱性、導(dǎo)熱性、絕緣性、低熱膨脹系數(shù)以及成本不斷降低，在功率電子器件封裝中的應(yīng)用越來越廣泛。Al2O3和AlN是兩種常見的基板材料，而AlN-Al2O3復(fù)相陶瓷可兼顧AlN、Al2O3的優(yōu)異特性，因此受到了研究人員的極大關(guān)注。
　　本論文主要以高導(dǎo)熱 AlN-Al2O3復(fù)相陶瓷材料為研究對象，深入研究了 AlN及Al2O3原料特性

2、及工藝參數(shù)對復(fù)相陶瓷導(dǎo)熱性能的影響，以實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)熱A1N-Al2O3復(fù)相陶的制備。利用放電等離子燒結(jié)（SPS）工藝制備了AlN-Al2O3復(fù)相陶瓷，采用XRD， SEM等檢測手段觀察其物相組成及微觀結(jié)構(gòu)，利用激光脈沖法測試了樣品的熱擴(kuò)散系數(shù)。通過調(diào)控 AlN、Al2O3原料的體積比及粒徑和優(yōu)化其工藝條件，探究其影響AlN-Al2O3復(fù)相陶瓷導(dǎo)熱性能的物理機(jī)制，抑制AlON的生成，以提高AlN-Al2O3復(fù)相陶瓷的導(dǎo)熱性能。通過上述研究，得

3、出以下結(jié)論：
　?。?）本研究中， AlN-Al2O3復(fù)相陶瓷導(dǎo)熱性能主要受陶瓷材料致密度影響， AlN-Al2O3復(fù)相陶瓷致密度越高，其氣孔率越低，材料導(dǎo)熱性能越好。
　?。?）本文實(shí)驗(yàn)中，Al2O3體積比為40 vol.％~70vol.%時，隨著Al2O3體積比的提高燒結(jié)得到復(fù)相材料的致密度呈遞增趨勢，固溶產(chǎn)物 AlON的生成量呈遞減的趨勢。且Al2O3體積比為70vol.%的 AlN-Al2O3復(fù)相陶瓷斷裂韌性最好，同

4、時復(fù)相陶瓷導(dǎo)熱率到達(dá)最高值39.58W/(m·K)。
　?。?）相同工藝條件下，Al2O3體積比為50%時，原料粒徑組合為1μm AlN+0.02μm Al2O3的試樣與原料粒徑組合為1μm AlN+0.2μm Al2O3、10μm AlN+0.02μm Al2O3、10μm AlN+0.2μm Al2O3相比，原料粉體粒徑小比表面積大，燒結(jié)所需驅(qū)動能少，容易燒結(jié)致密，且制備得到的AlN-Al2O3復(fù)相陶瓷熱導(dǎo)性能最高。
　

5、?。?）Al2O3體積比為50%時，在燒成溫度為1400℃，保溫時間為5min的基礎(chǔ)上，提高燒成溫度到1500℃對 AlN-Al2O3復(fù)相陶瓷導(dǎo)熱性能的提升比延長保溫時間到10min更加明顯。
　　本論文較為系統(tǒng)的研究了原料組成、粒徑對 AlN-Al2O3復(fù)相陶瓷導(dǎo)熱性能的影響機(jī)理，通過提高原料中Al2O3體積比，改進(jìn)原料中AlN、Al2O3粒徑組合，優(yōu)化工藝參數(shù)等方式，不同程度的提高了其導(dǎo)熱性能。研究結(jié)果表明 AlN-Al2O3