中、高温多层陶瓷基板共烧用导体浆料的研究现状及发展趋势

本文主要以烧结温度作为分类依据,对当前陶瓷封装领域内中、高温多层陶瓷基板共烧用导体浆料不同的导电相、填充相以及粘结相做了介绍并综述了相关研究进展。最后对中、高温多层陶瓷基板共烧用导体浆料今后的研究方向做了展望。

多层高温作业防护服的导热模型及设计算法

针对高温作业防护服的设计问题,建立了基于傅里叶定律的“外界环境—材料层—空气层—人体皮肤”的非稳态导热模型,给出了适当的初始条件和边界条件,并采用有限差分格式进行离散求解,计算出了高温作业防护服在给定的工作环境条件下,温度的空间分布和时间变化情况。现有的实验数据验证了该模型的有效性。在此基础上,根据二分法完成了热防护服的最优厚度设计,为高温作业防护服的设计提供了合理建议。

MoSi_2高温氧化层的微观结构

采用SEM,TEM和XRD方法研究了MoSi2在1200-1600℃的氧化层微观结构.在1240℃下,氧化层由SiO2和其它氧化物混合而成,致密度较差,1240-1520℃区间氧化层表面存在针状、扇状或羽状的低温石英,氧化层较薄.在1520℃以上,氧化层中含有块状、粒状或蜂巢状的方石英.氧化层致密而均匀.

Ti_2AlNb粉末与Ti/Al纳米叠层箔带混合烧结高温微叠层材料的微观结构

为了探索研制一种工作温度700~750℃,而且室温塑性较好的钛基高温合金,使用Ti/Al纳米叠层箔带和Ti_2AlNb合金粉末作为原料,在1 473 K,30 MPa,1.5 h的热压条件下直接混合烧结,制备出新型钛铝系金属间化合物高温微叠层材料(TiAl+Ti_2AlNb)样品,其中,Ti/Al纳米叠层箔带在热压烧结过程中的放热反应促进了样品烧结致密化。采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)和能谱仪(Energy dispersive spectroscopy,EDS)研究烧结产物相组成及显微结构的影响,并测试微区的显微硬度。结果表明,不同混合方式配比热压烧结体的相组成结构比较相似,烧结体内部主要形成了组织渐变的Ti_2AlNb/Ti_2Al(Nb)/TiAl显微结构,并且通过XRD也检测到了Ti_3Al相。破碎的Ti/Al纳米叠层材料和Ti_2AlNb合金粉末在热压烧结后,以扩散反应形成的Ti∶Al∶Nb大约为1∶1∶1的TiAl(Nb)相,其硬度最高(605.85 HV),由Ti/Al纳米叠层箔带生成并保留下来的TiAl相,其硬度最低(251.11 HV)。

高温镀铁层离子氮碳共渗特性研究

高温镀铁层具有粗大的柱状晶和严重的平行表面的(111)晶面织构,使其在离子氮碳共渗过程表现出如下的特性:(1)氮扩散速度快;(2)扩散层深,表面不易形成化合物层;(3)表面易于形成Fe_3C相。建议以提高高温镀铁层的耐磨性和耐蚀性为目的的氮碳共渗工艺宜采用500℃以下较低的共渗温度。

高温形核层对蓝宝石衬底AlN薄膜质量的影响

采用两步生长模式的金属有机化学气相沉积方法在蓝宝石衬底上外延生长AlN薄膜,通过高分辨X射线衍射和原子力显微镜分析方法,研究发现蓝宝石衬底上外延生长的AlN薄膜晶体质量与高温AlN形核层的形核密度及晶粒大小密切相关,而形核密度决定于高温AlN形核层的初始铝体积流量,晶粒的大小取决于其厚度。优化了高温AlN形核层的初始铝体积流量和厚度等工艺参数。当高温AlN形核层的初始铝体积流量为30 cm3/min、生长时间为9 min时,高温AlN形核层的形核密度和晶粒大小最优,外延生长的AlN薄膜位错密度最低,表面最平整,晶体质量最好。

多层高温合金波纹管液压胀形波高精确控制

针对波纹管液压成形后回弹易导致波高偏离设计尺寸的问题,运用ABAQUS有限元软件对波纹管液压成形及回弹过程进行了数值模拟,基于Box-Behnken试验设计,建立了成形参数与波高之间的二次多项式预测方程。建立了波高控制模型,在成形参数可控性分析的基础上,给出了改变模片厚度和内压力的波高控制方法。在以上分析的基础上,通过数值迭代求解得到了控制波高的参数组合并进行了试验验证。结果表明,试验样件的波高与设计值的误差为0.31%,由此验证了控制方案的可行性,成功实现了对波纹管波高的精确控制,为此类零件的精确液压成形提供了参考。

高温烟气层对室内非连续介质着火的影响

室内发生火灾时,经常遇到一处首先着火,然后和火源间隔一定距离的可燃物也开始着火的现象.以木材为例,通过小规模火灾实验,测量不同环境条件下和火源间隔一定距离的木材发生着火燃烧时的烟气层温度,研究了室内火灾中高温烟气层对非连续介质着火的影响.研究表明,高温烟气层温度达到非连续介质的自燃点是其着火的必要条件,高温烟气层在非连续介质着火过程中起到了"点火源"的作用.因此,可以通过阻止烟气层温度达到非连续介质的自燃点或避免非连续介质可燃挥发份和高温烟气层相接触等措施防止室内火灾时非连续介质着火,从而防止火灾的蔓延扩大.

基于多约束条件下激光增材镍基高温合金层的组织和性能

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、硬度仪、电化学工作站和摩擦磨损试验等研究了激光增材镍基高温合金层的宏观形貌、显微组织、元素、硬度分布、电化学腐蚀性能和磨损性能。结果表明:由于基体中的石墨可以降低其附近熔点等综合因素,增材层与基体交界区域为锯齿状;在增材层出现贯穿增材层多层区域的柱状晶组织;由于激光的快速加热和冷却、基体中不同区域石墨溶解量不同等综合影响,基体靠近热影响区域可以观察到马氏体、莱氏体和残留奥氏体组织;由于基体中熔化的石墨进入增材层等综合影响,从增材层表层到增材层与基体交界区域的硬度逐渐增加;基体和激光增材区域的自腐蚀电位分别是-640 mV和-534 mV,腐蚀电流密度15.92μA·cm-2和15.03μA·cm-2,说明增材区域的抗腐蚀性能提高;由于激光增材层硬度提高等综合因素,基体的磨损率约是增材层的4.7倍。

炉排垃圾焚烧炉固相燃烧区局部高温影响因素研究

针对工业有机固废非均匀燃烧导致料层局部高温的问题,设计了“风移变拱”固定床实验装置并提出模型化方法,研究了不同混烧方式工况下层状燃烧特征的差异,揭示了不同混烧方式的层状燃烧局部高温特征。通过构建包括燃料种类、掺混比和过量空气系数的局部高温表征模型,可在技术层面上为城市废弃物焚烧设施协同处理高热值工业废弃物提供分析判断手段和技术参考。

厚钢板瞬时淬火淬硬层深度预测

厚钢板经瞬时淬火处理后可获得表层有高硬度和耐磨性,而心部有足够塑性和韧性的厚向性能差异化钢板。为实现厚钢板瞬时淬火淬硬层深度预测,在电源频率、电源输出功率、高温层深度(温度超过该钢种的Ac3)、加热时间、钢板移动速度之间建立一种计算模型,并采用Visual C++编写计算程序。本文将高温层深度作为淬硬层深度的预测值,对比淬硬层深度的预测值与实测值,结果表明:其差值均在±0.3 mm以内。该计算模型为厚钢板瞬时淬火淬硬层深度预测提供了理论依据。

基于改进LSD的HTCC板错位检测算法研究及应用

为解决摄像头模组所用HTCC板脱离固定槽位所导致的HTCC板破裂以及后续零件安装不良等问题,提出一种基于改进LSD的HTCC板错位检测算法。首先应用伽马变换消除产品图像上的阴影;然后对图像进行双边滤波,与原始LSD算法的滤波相比,双边滤波可以保留更完整的边缘信息;提出改进映射关系且应用双线性插值的尺度缩放算法,消除图像的量化伪影,减少图像的失真;提出断线再连接算法,解决原始LSD算法存在的线段过分割问题;最后基于改进的LSD算法设计HTCC板错位检测算法,求得产品中错位的HTCC板的数量和位置。在工厂现场验证得出该方法的检测平均耗时在800 ms以内,检测准确率在97%以上,与原始LSD算法相比,检测耗时至少减少了38%,准确率至少提高了21%,该方法可以满足生产的实时性和准确性要求。

多层隔热材料的研究进展

多层隔热材料在高真空环境下具有极低的热导率,被称为"超级绝热材料"。介绍了多层隔热材料的组成,对其隔热原理、隔热性能的影响因素进行了总结,综述了高温多层隔热材料和多层气凝胶隔热材料的研究进展,并列举了多层隔热材料的应用实例,对多层隔热材料未来的研究方向进行了展望。

多轮次蒸汽吞吐井多层覆膜石英砂的研究及应用

稠油油藏多轮次吞吐井采用常规覆膜砂建立的挡砂屏障挡砂效果差,无法满足蒸汽吞吐井一次防砂、多轮注汽要求,因此,针对常规覆膜砂在覆膜工艺(冷法覆膜工艺)、覆膜材料等方面存在的不足,研制了由预固化层、可固化层和惰性层构成的高温多层覆膜支撑剂。同时,根据蒸汽吞吐井的井底温度、湿度环境,建立了湿热法评价系统,对研制的高温多层覆膜支撑剂进行了高温蒸汽老化实验,并与常规高温覆膜砂进行了对比,经过四轮高温蒸汽后,高温多层覆膜支撑剂的胶结强度可达7.1MPa,渗透率高达87 μm^2,具有较高的固结强度和良好的导流能力。共进行了4口井的现场应用,取得了良好的防砂、增油效果,满足了稠油油藏一次防砂多轮次注汽的要求,具有良好的应用前景。

MOCVD生长Si衬底上HT-AlN缓冲层低生长压力对GaN薄膜的影响

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术在Si(111)衬底上外延Ga N薄膜,对高温Al N(HT-Al N)缓冲层在小范围内低生长压力(6.7~16.6 k Pa)条件下对Ga N薄膜特性的影响进行了研究。研究结果表明Ga N外延层的表面形貌、结构和光学性质对HT-Al N缓冲层的生长压力有很强的的依赖关系。增加HT-Al N缓冲层的生长压力,Ga N薄膜的光学和形貌特性均有明显改善,当HT-Al N缓冲层的生长压力为13.3 k Pa时,得到无裂纹的Ga N薄膜,其(002)和(102)面的X射线衍射峰值半高宽分别为735 arcsec和778 arcsec,由拉曼光谱计算得到的张应力为0.437 GPa,原子力显微镜(AFM)观测到表面粗糙度为1.57 nm。

基于HTO的LDMOS器件结构及其热载流子注入退化研究

为满足中低压消费电子的市场需求,小尺寸高密度Bipolar-CMOS-DMOS技术得到了蓬勃发展,低损耗和高可靠成为Bipolar-CMOS-DMOS技术中横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(Lateral Double-diffused Metal-Oxide-Semiconductor field effect transistor,LDMOS)设计的重点和难点.本文介绍了一种基于高温氧化层(High Temperature Oxidation layer,HTO)结构的LDMOS,并对其热载流子注入退化机制进行了研究分析,利用高温氧化层结构改善了传统浅槽隔离(Shallow Trench Isolation,STI)结构中氧化物台阶嵌入半导体内部对器件热载流子注入造成的不利影响,提高器件可靠性,同时还缩短了器件导通情况下的电流路径长度,降低损耗.此外本文还提出了对P型体区的工艺优化方法,利用多晶硅作为高能量离子注入的掩蔽层,改善阱邻近效应对器件鲁棒性的影响,同时形成更深的冶金结,可以辅助漂移区杂质离子耗尽,降低漂移区表面电场,在不需要额外增加版次的情况下提高了器件击穿电压.最终得到的基于HTO结构的LDMOS击穿电压为43 V,比导通电阻为9.5 mΩ·mm^(2),线性区电流在10000 s之后的退化量仅为0.87%.

低温缓冲层对MBE生长ZnTe材料性能的改善

研究了低温缓冲层对在GaAs(001)衬底上用分子束外延(MBE)生长ZnTe薄膜晶体质量的影响。发现插入低温缓冲层后ZnTe的结晶质量、表面形貌和发光质量都得到了显著的提高,双晶X射线摇摆曲线(DCXRC)的ZnTe(004)衍射峰半峰宽(FWHM)从529 arcsec减小到421 arcsec,表面均方根(RMS)粗糙度从6.05 nm下降到3.93 nm。而作为对比,插入高温缓冲层并不能对ZnTe薄膜的质量起到改善作用。基本上实现了优化工艺的目标并为研制ZnTe基光电器件微结构材料奠定了很好的实验基础。

基于氮化铝HTCC的表面Cu互连制备技术

针对高集成密度、高散热封装外壳发展需求,基于氮化铝(AlN)高温共烧陶瓷(HTCC)多层基板,结合直接镀铜(DPC)工艺,提出了一种薄厚膜相结合的高散热封装基板及其制备方法。重点对氮化铝HTCC与表面铜(Cu)层间的结合力进行研究和优化,通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和剥离强度测试仪分析和研究了界面的微观结构和力学性能。研究结果表明:与氮化铝/钛钨(TiW)/Cu相比,氮化铝/钛(Ti)/Cu界面的缺陷更少,金属Ti的黏附性能更优,拉脱断裂面在陶瓷基板上。当采用厚度为400 nm的Ti作为黏附层时,表面金属化剥离强度高达592 MPa,实现了高界面结合力,保证了产品封装性能的稳定性。