高导热氮化硅陶瓷基板影响因素研究现状

电子电力技术的高度集成化对承载电子元器件的脆性陶瓷基板提出了更高的散热和强度要求。氮化硅陶瓷兼备优异的本征热导率和力学性能,在大功率半导体器件封装领域有广阔的发展前景。然而,目前商业及实验中可实现的氮化硅热导率远低于其本征热导率,如何在保证氮化硅优异力学性能的基础上提高热导率仍然是一个难题。本文概述了高热导氮化硅的发展近况,着重论述氮化硅实际热导率的影响因素和提高方法。同时对比了几种氮化硅烧结工艺的优劣情况,并简要介绍目前主流商业化的氮化硅陶瓷基板成型工艺,最后对氮化硅陶瓷基板发展方向作出展望。

纳米TiO_2对氧化铝质多孔陶瓷膜支撑体烧结过程的影响

采用原位水解法,以钛酸四丁酯为前驱体,研究了纳米TiO2对多孔陶瓷膜支撑体烧结过程的影响。结果表明,以钛酸四丁酯为前驱体,采用原位水解法可以将纳米TiO2与大粒径的氧化铝颗粒均匀混合,起到良好的助烧结作用;预烧温度在一定程度上起到调节纳米TiO2添加量的作用并影响支撑体的各项性能。当预烧温度为1300℃,纳米TiO2添加量为0.4wt%时,支撑体经1650℃煅烧2h后,支撑体内部的细颗粒迁移至粗颗粒颈部而基本消失,一定程度上提高支撑体的抗折强度。随着保温时间延长,支撑体的抗折强度不断提高,孔径逐渐增大。但是,较多量的纳米TiO2存在于支撑体内部,起不到良好的助烧结作用。

Al_2O_3透明陶瓷烧结动力学分析研究

研究了氢气氛、真空烧结条件下制备的氧化铝透明陶瓷的烧结致密化过程及烧结动力学。结果表明:由Johnson烧结模型计算得到材料在不同烧结条件下的烧结激活能,真空快速烧结下的烧结激活能和晶粒生长激活能显著低于氢气氛条件下的激活能值,且在致密化同时晶粒不断长大,扩散控制机制均为晶界扩散。真空快速烧结条件更有利于材料的烧结致密化,在较低温度短时间烧结得到高致密度材料。

高纯氧化铝陶瓷材料的焊接性能研究

分别采用Ti-Ag-Cu活性金属法、Mo-Mn高温金属化法及氧化物焊料法对高纯氧化铝陶瓷-金属进行焊接实验。结果发现,高纯氧化铝陶瓷的焊接性能较好,适应性较强,其焊接工艺可以采用目前较为成熟的95%Al2O3陶瓷焊接工艺。

Al_2O_3陶瓷生产工艺中的若干问题

介绍了Al2 O3 陶瓷生产中的若干问题 ,特别是国内外在Al2 O3 陶瓷原料制备、配料、成型与烧结等方面的生产情况和研发动向 ,同时提出了自己的看法。

非对称氧化铝陶瓷膜微滤管的制备

本实验采用固态粒子烧结法和溶胶-凝胶法,在以α-Al2O3为主要原料的圆形多通道管式陶瓷支撑体上成功地制备出了性能良好Al2O3非对称复合陶瓷膜微滤管。通过SEM、EPMA分析,微滤陶瓷管膜层表面中有均布的气孔、窄的孔径分布。并探讨了挤出工艺制度、镀膜工艺制度、热处理制度对制备非对称陶瓷膜微滤管性能的影响。

有机泡沫浸渍法氧化铝多孔陶瓷制备研究

有机泡沫浸渍法是当前制备多孔陶瓷最为常见的一种工艺,因其可以制备出气孔分布均匀、气孔率超高、贯通且结构为三维立体网络状的多孔陶瓷。本文研究了添加不同种类以及不同含量的分散剂对α-Al2O3在悬浮液中稳定性的影响,结果表明当固含量为5 wt%时,选用阿拉伯树胶分散剂、且添加量为0.8 wt%时,α-Al2O3悬浮液的稳定性最佳。为了有效降低氧化铝陶瓷的烧结温度,通过实验研究选择的助烧剂质量比为2:1的Si O2/Cu O,添加量为3 wt%。使用气孔率分别为75%、80%、95%的有机泡沫模板,在固含量选取为30 wt%的悬浮液中浸渍后干燥,最后在1200℃烧结2 h,分别制备得到了气孔率为65%、72%、93%的多孔氧化铝陶瓷。

烧结工艺对电容式高温压力传感器用氧化铝陶瓷基片的影响

为了研究不同烧结工艺对电容式高温压力传感器用氧化铝陶瓷基片的影响,以纳米α-Al_2O_3为主要原料,加入ZrO_2、MgO和Y_2O_3等粉料作为烧结助剂,采用流延成型、等静压成型和气氛保护无压烧结技术制备了氧化铝陶瓷基片。分别对试样的相对密度、抗弯强度、硬度及断裂韧性进行测试,并利用扫描电镜(SEM)观察其显微组织形貌。结果表明:陶瓷基片的烧结不宜接触O_2,因此在烧结过程中应选用流动高纯N_2对其进行气氛保护。为防止试样烧结后变形翘曲,基片在装载时应适度施加压盖,提高平整度。此陶瓷基片的理想烧结温度约为1550℃,对应试样的相对密度、抗弯强度、硬度及断裂韧性数值分别达到了98.8%、766 MPa、17.2 GPa及4.2 MPa·m^(1/2)。1550℃烧结试样显微组织呈现韧窝状,该结构有助于提高陶瓷基体的致密度及强韧化程度。

两步常压烧结工艺对氧化铝陶瓷制备及性能的影响

采用高纯度氧化铝粉为原料,高纯MgO为烧结助剂,通过两步常压烧结工艺制备出了致密度较高的氧化铝陶瓷。探究了第一步烧结温度T1、第二步烧结温度T2的保温时间以及烧结助剂MgO的添加量的工艺条件对氧化铝陶瓷的致密度、微观形貌和力学性能的影响。结果表明,提高T1温度和延长T2温度下保温时间均能提高样品的相对密度。而随MgO添加量的增加,样品的相对密度先增加后降低。较高的T1温度和长的保温时间均会使样品的晶粒尺寸变大。由于MgO作为第二相添加剂的钉扎作用,MgO的加入有利于晶粒尺寸的降低。较长的保温时间会促进样品晶粒的生长并伴随晶粒的Ostwald熟化,小晶粒逐渐消失而大晶粒数量增加,粒径分布的不均匀性增加。样品的强度取决于致密化程度和晶粒尺寸。对于短时间保温的样品,当T1温度较高时力学性能较为出色,但随保温时间的增加呈现出相反的趋势。MgO添加量的增加虽然对晶粒有一定的细化作用,但会导致致密度下降,因此样品的强度随MgO添加量的增加先上升而后略有降低。

烧结工艺对透明氧化铝陶瓷性能的影响

以Isobam600AF为分散剂,Isobam104为胶黏剂,采用注凝成型工艺和真空无压烧结技术,通过改进两步烧结法制备了透明氧化铝陶瓷,探究了不同烧结温度和保温时间对氧化铝陶瓷晶粒尺寸、致密度、光学性能和力学性能的影响.结果表明:该烧结工艺可有效控制晶粒尺寸长大和提高相对密度,进而提高其光学性能和力学性能.在烧结过程中,当温度升高到一定范围时,致密化过程开始,且致密化速率随着温度的升高和保温时间的延长先增加后降低,在两步烧结1 400℃保温3 h时致密化速率达到最快.因此,坯体的致密化过程是非线性的,且具有一个最高致密化速率温度和保温时间点.

赤泥基建筑保温材料制备研究

赤泥是氧化铝生产过程中产生的固体废弃物,大部分以堆存为主,其处置利用是铝工业所面临的重要课题之一。以拜耳法赤泥为主要原料,协同粉煤灰、陶瓷抛光废渣等物料利用烧结法制备建筑保温材料,试验考察了赤泥掺量、烧结温度、发泡剂用量等对保温材料性能的影响,结果表明,在赤泥添加量40%、烧结温度为1070℃、发泡剂用量3%的较优工艺条件下,制备的产品性能达到行业相关标准要求。该技术不仅可以规模化消纳赤泥,还充分利用了陶瓷抛光废渣等工业固废,为多固废协同利用提供了新的途径。

硼硅玻璃在氧化铝陶瓷上的高温润湿行为与界面结合性能

采用硼硅玻璃作为焊料,氧化铝陶瓷片作为基底,研究了玻璃焊料在氧化铝陶瓷基底上的高温润湿行为和界面结合性能,分析了温度、气氛和压力对组织和性能的影响规律.研究结果表明:真空条件下580℃熔融玻璃焊料与陶瓷基底之间接触角最小,为15.54°,玻璃焊料与氧化铝陶瓷基底具有良好的润湿性;在580℃真空条件下,且无加压烧结时,粘接试样中玻璃焊料与氧化铝陶瓷基底粘接强度最大,达到36.38 MPa;从微观结构分析,玻璃焊料与陶瓷基底在580℃真空条件下烧结后,焊料内部无明显气泡产生,且与陶瓷基底界面结合良好.

细晶氧化铝瓷研究

实验研究ＣａＯ－ＭｇＯ一ＳｉＯ２熔块对Ａｌ２Ｏ３瓷烧结的作用结果表明：在２０％ｗｔ％ＣａＯ，３０ｗｔ％ＭｇＯ，５０ｗｔ％ＳｉＯ２区域附近的熔块能很好地促进Ａｌ２Ｏ３瓷的低温烧结；除了第２相对晶界的钉扎作用以及固溶作用外，ＭｇＯ在烧结中的作用能维持ＣａＯ／ＳｉＯ２比，即维持烧结系统中的液相量；Ｌａ２Ｏ３和Ｓｍ２Ｏ３能使Ａｌ２Ｏ３瓷的烧结温度下降大约３０℃。其表面显微结构也有所改善．

5G用铁氧体/介质陶瓷复合基片的加工制备技术

针对铁氧体-介质陶瓷(FDA)复合基片的一些加工制备工艺进行了研究,采用挤压成型工艺结合精准烧结控制技术,可极大地改善小尺寸的薄壁介质环烧结变形情况,提高介质陶瓷管内径加工效率。通过精密匹配加工工艺可显著减小微波铁氧体与介质陶瓷间粘接层厚度,解决匹配不佳造成的漏光等不合格现象,提升FDA基片合格率。控制半成品外径加工余量,可有效解决FDA基片的同心度问题,将同心度合格率由78.13%提升至98%。最终,提升了FDA基片的批生产加工质量。

95%氧化铝陶瓷大型产品烧成工艺的研究

本文通过分析95%氧化铝陶瓷产品烧成过程中物理化学变化以及在高温下致密化过程,拟订适合大型产品烧成的工艺参数,并通过试验验证,以实现控制大型产品开裂变形等缺陷。

陶瓷基印制电路板的关键技术研究

陶瓷基印制电路板具有高频性能好、热导率高、化学性能稳定等特点,应用于高发热等大功率电子组件中。本文针对陶瓷基印制电路板的相关关键技术进行研究,主要包括陶瓷基片的制备、烧结工艺、金属化工艺与金属敷接工艺,为陶瓷基印制电路板相关新技术的开发提供良好的技术支持。

96%氧化铝陶瓷基板的激光切割划片及工艺优化

介绍了激光氧化铝陶瓷基板划片的基本原理,由三维固体中的热传导微分公式描述激光与材料的热过程,对激光加工的氧化铝陶瓷基板表面的损伤阈值进行了计算分析。利用相干公司400 W的E400射频CO2激光器、IPG公司YLR-150/1500-QCW-AC 150 W准连续型光纤激光器搭建了激光加工平台,对1 mm厚度内的96%氧化铝陶瓷基板进行了切割和划片加工实验。实验中,通过在陶瓷基板表面涂抹吸收剂,利用氮气作为辅助气体,解决了光纤激光器在连续波模式下加工时由于氧化铝陶瓷高反特性出现的切割和划片断点问题。实验表明,当光纤激光器工作在准连续波模式时,实现了无需对陶瓷表面进行涂吸收剂处理,直接用空气作为辅助气体对1 mm厚度内96%氧化铝陶瓷基板的切割和划片。