氮化硅陶瓷制品-wenkub
2023-07-12 15:08:57 本頁(yè)面
【正文】 提高材料熱導(dǎo)率，為此對(duì)基板材料強(qiáng)度要求升高。且氮化硅熱傳導(dǎo)導(dǎo)機(jī)制為聲子導(dǎo)熱，其熱導(dǎo)率的大小依賴于氮化硅晶粒的凈化程度。采用適當(dāng)?shù)臒Y(jié)助劑可有效提高氮化硅陶瓷材料的熱導(dǎo)率，增加材料斷裂韌性，促進(jìn)材料性能完善。研究結(jié)果表明，以 CeO2為燒結(jié)助劑，氮化硅的相變轉(zhuǎn)換率為 100%；當(dāng)CeO2含量不超過(guò) 8mol%時(shí)，氮化硅晶界相的構(gòu)成主要為 (SiO4)3O、Si2ON2以及 Ce2Si2O7，其結(jié)晶析出狀況隨燒結(jié)助劑含量增加呈規(guī)律性變化；晶粒尺寸隨燒結(jié)助劑含量增加變化微弱，長(zhǎng)柱狀晶數(shù)目增多。 研究意義作為信息、交通、航空航天等科技領(lǐng)域發(fā)展基礎(chǔ)之一的電力電子技術(shù)，應(yīng)其對(duì)電力的有效控制與轉(zhuǎn)換的要求，電子器件一直向小尺寸、高密度、大電流、大功率的趨勢(shì)發(fā)展。高熱導(dǎo)率陶瓷材料主要應(yīng)用于集成電路（IC）襯底，多芯片組裝（MCM）基板、封裝以及大功率器件散熱支撐件等部位，其中研究較多的有 Al2OBeO、AlN、BN、Si3NSiC 等陶瓷材料。而現(xiàn)今性能較為優(yōu)異的兩種封裝材料：氮化鋁與氧化鈹，前者造價(jià)昂貴后者具有毒性。 制備方法致密氮化硅陶瓷材料常用的燒結(jié)方式有以下幾種：反應(yīng)燒結(jié)、氣壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)以及熱壓燒結(jié)，近年來(lái)放電等離子燒結(jié)、無(wú)壓燒結(jié)等燒結(jié)方式也因其具有的不同優(yōu)勢(shì)受到學(xué)者的關(guān)注。自 1996 年 Hirosaki 等人使用氣壓燒結(jié)（燒結(jié)溫度：2000℃，氮?dú)鈮海?00MPa）制備出熱導(dǎo)率高達(dá) 120 Wm1K1的氮化硅陶瓷材料，氣壓燒結(jié)便以其節(jié)能、高效，對(duì)產(chǎn)品尺寸的無(wú)要求性逐漸成為制備高熱導(dǎo)率氮化硅的主要燒結(jié)方式。從上文數(shù)據(jù)易知，氣壓燒結(jié)時(shí)提高氮化硅燒結(jié)體熱導(dǎo)率主要有三種方式：提高燒結(jié)溫度、增加氮?dú)鈮阂约把娱L(zhǎng)保溫時(shí)間。c. 放電等離子燒結(jié)和無(wú)壓燒結(jié)放電等離子燒結(jié)具有升溫快、加熱均勻以及燒結(jié)溫度等特點(diǎn)，可完成致密燒結(jié)體的快速燒結(jié)，而這對(duì)于高熱導(dǎo)率氮化硅燒結(jié)制備過(guò)程的影響較小，在燒結(jié)后依舊需要長(zhǎng)時(shí)間的高溫?zé)崽幚慝@得晶粒生長(zhǎng)較好的氮化硅陶瓷材料。Matovic 等人曾以 Li2OY2O3為燒結(jié)助劑使用無(wú)壓燒結(jié)方式獲得了致密度為 %的氮化硅陶瓷材料，Vu kovi 等人使用無(wú)壓燒結(jié)制備出了具有較高斷裂韌性的氮化硅陶瓷材料，斷裂韌性為 m1/2。（2）混料將稱量好的粉料按比例與適量的分散劑（無(wú)水乙醇）置于內(nèi)襯為四氟乙烯的球磨罐中濕混，球磨介質(zhì)為氧化鋯球磨珠。真空蒸發(fā)可有效防止料漿在干燥過(guò)程中與氧接觸，減少氧雜質(zhì)的引入。（5）燒結(jié)將裝好粉料的石墨模具置于真空熱壓爐（型號(hào)為 ZRY80）內(nèi)，以 15℃/min的升溫速率升至 1600℃，
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