微波烧结AlN陶瓷的初步研究

采用微波高温烧结工艺,制备了致密的AlN陶瓷,并初步探讨了微波烧成环境对烧结体性能的影响.结果表明:利用微波烧结AlN陶瓷,虽然在节能省时方面效果显著,但是微波烧成环境对AlN陶瓷的烧成影响比较复杂,本文着重指出烧成环境中的碳热还原气氛能极大地加快AlN陶瓷的致密化速率,但容易在AlN陶瓷晶界相内部产生气孔,使AlN陶瓷的热导率降低.     

注射成形AlN-Y2O3陶瓷的结构与性能

采用粉末注射成形方法制备了具有高导热性能的AlN陶瓷导热材料, 研究了烧结温度对注射成形AlN陶瓷致密化的影响;研究了添加不同质量分数Y2O3对注射成形AlN陶瓷的晶界第二相、热导率和显微结构的影响. 结果表明在本实验研究条件下, 当烧结温度在1 850 ℃时, AlN的相对密度已经能够达到99.5%;Y2O3的添加量对AlN的晶界第二相的影响和传统AlN制备工艺中有较大的不同, 在Y2O3质量分数为3%时就有多余的Y2O3成为晶界相, 这主要是注射成形工艺中会引入大量的残碳造成的. 注射成形AlN陶瓷工艺中氧离子是否扩散进入晶格中对AlN陶瓷的热性能有一定影响. 当Y2O3质量分数为5%时, AlN中的晶界第二相主要为YN和Y2O3, 样品具有最高的热导率167.5 W/(m*K).     

电子封装用高导热AlN陶瓷基板研究进展

高导热AlN陶瓷是新型功率电子器件重要的基板材料,在5G通讯、微波TR组件、IGBT模块等高端电子器件领域具有广泛的应用。综述了国内外电子封装用高导热AlN陶瓷基板及其制备技术的研究进展。探讨了晶格氧、非晶层、AlN晶粒尺寸、晶界相及气孔等微结构因素对AlN陶瓷热导率的影响。提出选用高纯超细AlN粉体原料,合理选取烧结助剂的类型与添加量,优化排胶、高温烧结与热处理工艺是改善AlN陶瓷结构,实现AlN陶瓷热导率提升的有效途径。     

AIN陶瓷中的晶界第二相

晶界第二相是ＡＩＮ陶瓷显微结构的重要组成部分，对ＡＩＮ陶瓷的热导率有重大影响。本工作研究了以Ｙ２Ｏ３为烧结助剂的无压烧结ＡＩＮ陶瓷中，晶界第二相的组成、含量及其分布。结果表明：晶界第二相的组成主要决于配料中的Ｙ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３比值，同时也受工艺因素影响；随着Ｙ２Ｏ３加入量增多，晶界第二相含量呈线性增加，其分布也变成从三个晶粒连接处延伸到所有晶界，还讨论了晶界第二相对热导率的影响，认为只要ＡＩＮ晶     

A1N陶瓷的晶界缺陷

本文研究以Ｙ２Ｏ３为烧结助剂的无压烧结Ａ１Ｎ陶瓷中，晶界第二相和气孔等晶界缺陷对热导率的影响，结果表明Ａ１Ｎ陶瓷晶界第二相的组成主要取决于配料中的Ｙ２Ｏ３／Ａｌｋ２Ｏ３比值，同时也受工艺因素的影响。     

A1N陶瓷在含氟里昂气氛中的热处理

无压烧结Ａ１Ｎ陶瓷在含氟里昂气氛中热处理，可以有效地减少晶界相含量，提高晶界相含量，提高晶界相中的Ｙ／Ａｌ比，晶界相中的这些变化对提高热导率有利，但热处理试样体积密度降低，气孔率增高，对热导率提高不利。探讨了进一步改进的措施。     

A1N陶瓷的晶界缺陷

本文研究以Ｙ２Ｏ３为烧结助剂的无压烧结Ａ１Ｎ陶瓷中，晶界第二相和气孔等晶界缺陷对热导率的影响。结果表明，Ａ１Ｎ陶瓷晶界第二相的组成主要取决于配料中的Ｙ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３比值，同时也受工艺因素影响，随着Ｙ２Ｏ３加入量增多，晶界第二相含量线性增加，其分布也从三晶连接外延伸到所有晶界。     

AlN陶瓷中的晶界第二相

晶界第二相是ＡＩＮ陶瓷显微结构的重要组成部分，对ＡＩＮ陶瓷的热导率有重大的影响。本工作研究了以Ｙ＿２Ｏ＿３为烧结助剂的无压烧结ＡＩＮ陶瓷中，晶界第二相的组成、含量及其分布，结果表明：晶界第二相的组成主要取决于配料中的Ｙ＿２Ｏ＿３／Ａｌ＿２Ｏ＿３比值，同时也受工艺因素影响；随着Ｙ＿２Ｏ＿３加入量增多，晶界第二相含量呈线性增加，其分布也变成从三个晶粒连接处延伸到所有晶界。还讨论了晶界第二相对热导率的影响。认为只要ＡＩＮ晶格完整无缺，ＡＩＮ相保持连通，即使存在少量的Ｙ＿４Ａｌ＿２Ｏ＿９和／或Ｙ＿２Ｏ＿３第二相材料，预期仍可获得高的热导率。     

AlN陶瓷在含氟里昂气氛中的热处理

无压烧结AIN陶瓷在含氟里昂气氛中热处理,可以有效地减少晶界相含量,提高晶界相中的Y/AI比,晶界相中的这些变化对提高热导率有利,但热处理后试样体积密度降低,气孔率增高,对热导率提高不利。探讨了进一步改进的措施。     

Al/AlN复相陶瓷的高压烧结研究

利用六面顶高压烧结(压力为5.0 GPa)手段实现了Al/AlN复相陶瓷的高压烧结,得到了高致密的Al/AlN复相陶瓷.结果显示,在压力为5.0GPa、温度为1600℃,烧结时间仅为20min就可以使烧结体的相对密度达到99.3%,热导率达到70W/mK,随着烧结时间的延长,相对密度和热导率都有所增加;并且经50min烧结的烧结体相分布均匀,晶界清晰,晶粒多为六角晶型,断裂多为穿晶断裂.     

高压烧结AlN（Y2O3）陶瓷的物相组成分析及热导率

用国产六面顶压机在5.0GPa,1300℃～1800℃条件下实现了以Y2O3为烧结助剂的AlN陶瓷体的高压烧结.用XRD对AlN高压烧结体的相组成进行了表征.研究表明:高压制备陶瓷体材料能够有效降低烧结温度和缩短烧结时间,可比传统烧结方法降低400℃以上.Y2O3是AlN有效的低温烧结助剂,在1300℃、1400℃烧结的AlN陶瓷体材料第二相物质以YAlO3和 Y4Al2O9为主.当烧结温度高于1600℃,AlN陶瓷的第二相物质主要以Y3Al5O12为主.烧结条件为5.0GPa/1700℃/75min,样品的热导率可达135W/(m·K).     

AlN陶瓷的晶界缺陷

本文研究以Y2O3为烧结助划的无压烧结A1N陶瓷中，晶界第二相和气孔等晶界缺陷对然导率的影响，结果表明A1N陶瓷晶界第二相的组成主要取决于配料中的Y2O3／Al2O3比值，同时也受工艺因素的影咱，随著Y2O3加入量增多，晶界第二相含量线性增加，其分布也从三晶连接外延伸到所有晶界，晶界第二相的形成有助于把氧杂质固结在晶界外、使晶格缺陷减少，热导率提高，但含量达多合阻所A1N晶粒连通，使然平率降低，在接近完全致密的情况下，气孔率对热导率无明显的影响。     

燃烧合成AlN粉体的放电等离子烧结及其导热性能

利用放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)工艺研究了燃烧合成法制备的2种具有不同形貌的AlN粉以及1种碳热还原氮化法制备的市售亚微米级AlN粉的烧结性能、致密化机理以及导热性能。结果表明:燃烧合成法制备的AlN纳米晶须状粉末具有与亚微米级标准市售AlN粉末同样优异的烧结性能,都能够在无烧结助剂情况下在1600℃的较低温度下烧结致密。在烧结过程中,由于燃烧合成AlN粉自身的高化学活性和SPS产生的等离子体活化作用,使得AlN粉以自身的分解-再结晶-凝聚机制进行致密化,导致晶界强度很高,断裂时以穿晶断裂为主;而在市售AlN粉末烧结过程中以表面扩散机制致密化,在晶界处形成了AlON相,降低了晶界强度,因此以沿晶断裂为主。AlN原料的氧含量对热导率的影响很大。由于燃烧合成AlN粉体的氧含量较碳热还原法制备的市售AlN粉体略高,导致其烧结试样热导率略低。     

无压烧结高导热AlN陶瓷的研究进展

AlN以其优异的高热导率、与Si相匹配的热膨胀系数及其它优良的物理化学性能受到了国内外学术界的广泛关注,被誉为新一代高密度封装的首选基板材料.本文详细综述了AlN陶瓷的导热机理和无压烧结工艺等方面的研究进展,并介绍了烧结助剂的选取原则和AlN陶瓷热导率与温度的关系,以及展望了AlN基板的发展趋势和前景.     

两面顶技术低温超高压烧结AlN陶瓷的研究

本文研究了掺杂不同质量分数的Y2 O3的AlN陶瓷在超高压状态下烧结的物相组成和微观结构。研究表明 ,Y2 O3是有效的低温烧结助剂 ,在低温超高压烧结下 ,掺杂不同比例烧结助剂的AlN陶瓷的第二相均为Al5Y3O1 2 ,在实验条件为 4 4万个大气压 ,1 5 0 0℃的温度 ,1h的烧结时间下 ,超高压烧结AlN陶瓷有着较好的微观结构 ,热导率可达到 1 3 0W/m·K。     

晶界相对半透明氮化铝陶瓷透过率的影响

分别添加质量分数为3%的CaF2和Y2O3为烧结助剂,在相同烧结工艺制度下采用放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS),制备了两种半透明AlN陶瓷.两种样品有相近的密实度和晶粒尺寸,但是它们的透过率却相差很大.用扫描电镜,X射线衍射分析和透射电镜结合能量散射型X射线光谱分析仪对样品微观结构进行分析.结果表明:晶界相的存在及分布方式对样品透过率有重要影响.添加CaF2的样品表现出很高的纯度,晶界及三角晶界处观察不到第二相.添加Y2O3的样品中,由于生成的晶界相Y3Al5O12沿AlN晶界分布,阻隔AlN晶粒之间的连接,在晶界处造成光散射,导致样品透过率下降.     

高导热AlN陶瓷烧结助剂的研究现状

在分析了陶瓷的导热机理的基础上，着重评述介绍了几种复合烧结助剂在制备高导热AIN陶瓷过程中的作用机理，对比了AIN陶瓷样品的热导率值。分析了晶界相的形成和AIN晶格的净化，从而减少了氧缺陷，提高了陶瓷材料的致密度和热导率。     

Li2O对AlN陶瓷低温烧结的影响

利用XRD，SEM和TEM研究了Li2O-CaF2-Y2O3在AlN陶瓷低温烧结中的作用机理，研究发现，添加Li2O的AlN陶瓷有着更低的收缩开始温度和更大的收缩率，这种收缩来自于Li玻璃相与CaYAlO4液相的共同作用。在烧结过程中，Li2O不仅改变了AlN烧结过程中的相组成，而且改善了液上的性质。由于Li2O的Al2O3在1100℃以下反应生成含Li玻璃相，使得AlN开始收缩的温度大为降低。在1600℃以下，含Li玻璃相分解散失，有利于AlN晶界的纯化，同时，CaYAl3O7向CaYAlO4的转变以及液相CaYAlO4在烧结过程中稳定存在，保证了含Li玻璃相散失后AlN的持续收缩。     

AlN陶瓷低温烧结制备与性能研究

采用两组复合烧结助剂Y2O3-CaF2,Y2O3-CaF2-Li2CO3在1600℃烧结AlN陶瓷,对AlN陶瓷烧结密度,热性能和电性能进行了测试,并分析了AlN陶瓷物相变化和微观结构。结果表明,复合烧结助剂在低温下能明显促进AlN陶瓷致密化及晶粒生长发育,尤其是添加3wt%Y2O3-2wt%CaF2作烧结助剂,1600℃常压烧结4h制备了结晶良好,相对密度为98.4%,热导率为133.62W/m.K,同时具有较低相对介电常数的AlN陶瓷。在低温常压条件下制备出性能较高的AlN陶瓷。     

Li_20对AlN陶瓷低温烧结的影响

利用XRD,SEM和TEM研究了Li2O-CaF2-Y2O3体系在/AlN陶瓷低温烧结中的作用机理,研究发现,添加Li2O的/AlN陶瓷有着更低的收缩开始温度和更大的收缩率,这种收缩来自于含Li玻璃相与CaYAlO4液相的共同作用。在烧结过程中,Li2O不仅改变了AlN烧结过程中的相组成,而且改善了液相的性质。由于Li2O和Al2O3在l 100℃以下反应生成含Li玻璃相,使得AlN开始收缩的温度大为降低。在1 600℃以上,含Li玻璃相分解散失,有利于AlN晶界的纯化,同时,CaYAl3O7向CaYAlO4的转变以及液相CaYAlO4在烧结过程中稳定存在,保证了含Li玻璃相散失后AlN的持续收缩。