AlN陶瓷的SPS烧结致密化及其机理研究

摘要

摘要氮化铝(AlN)陶瓷具有优良的综合性能,是大规模集成电路、半导体模块电路和大功率器件的理想散热材料和封装材料.但AlN难以烧结,在很大程度上限制了AlN的应用.放电等离子烧结(SPS)是一种新颖的具有独特技术优势的烧结技术,在促进AlN烧结致密化和降低制备成本方面具有很大的发展潜力.本文对纯AlN、Y<,2>O<,3>-AlN、Sm<,2>O<,3>-AlN粉体进行了SPS烧结,重点分析了SPS烧结AlN的过程与致密化机理,探讨了试样组成、结构与热导率之间的关系.对SPS中的温度场分布进行了分析,研究了其中的电流分布、温度分布及热量流动,推断出压头为最主要的热量输入部位,并通过实验过程中的监测进行了证实.对于试样内部,可能存在等离子体与脉冲电磁场效应.这两种现象都可以促进扩散,加速添加剂与AlN颗粒表面的Al<,2>O<,3>之间的固相反应,从而降低烧结温度,促进烧结.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1氮化铝

1.1.1氮化铝的性能与应用

1.1.2氮化铝粉体的制备

1.1.3氮化铝陶瓷的烧结

1.2放电等离子烧结技术简介

1.2.1放电等离子烧结装置及工作原理

1.2.2放电等离子烧结技术的特点与应用

1.3本文研究的目的、意义及主要内容

1.3.1本文研究的目的和意义

1.3.2本文研究的主要内容

第2章实验与测试

2.1实验原料

2.2实验设计

2.3测试方法

第3章AIN陶瓷的SPS烧结致密化及其热导率

3.1纯AIN的SPS烧结

3.2 Y2O3-AIN、Sm2O3-AIN的SPS烧结

3.2.1 Y2O3-AIN粉体致密化结果

3.2.2 Sm2O3-AIN粉体致密化结果

3.2.3不同制备条件对致密度的影响

3.3 SPS烧结AIN的过程

3.3.1显微结构分析

3.3.2晶界相分析

3.3.3物相分析

3.3.4 SPS烧结AlN的机理分析

3.4 AlN陶瓷的热导率

3.4.1 AlN的导热机理及影响因素

3.4.2 AlN的热导率测试

3.4.3结果与分析

3.5小结

第4章SPS烧结非导电陶瓷材料的理论分析

4.1模具系统引起的温度场分布

4.2 SPS烧结非导电陶瓷材料的机理

4.2.1放电等离子体

4.2.2脉冲电磁场效应

4.3小结

第5章结论

参考文献

致谢