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絕緣陶瓷——氮化物絕緣瓷介紹與應(yīng)用

1.氮化鋁絕緣瓷

氮化鋁陶瓷中常用的添加劑有Y2O3、 CaO等,含CaO的氮化鋁材料,燒結(jié)溫度較低,熱導(dǎo)率約100W/ (m·K) 。在生產(chǎn)過程中,對(duì)多晶氮化鋁陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化控制有著重要的意義。含氧化鈣無壓燒結(jié)的氮化鋁材料在非氧化氣氛下進(jìn)行熱處理后,氮化鋁陶瓷體的熱導(dǎo)率高達(dá)219W/ (m·K) 添加Y2O3, 可以改善其導(dǎo)熱性、耐熱性及機(jī)械強(qiáng)度。

作為封裝或基板材料,陶瓷表面常涉及金屬化問題。雖然氮化鋁和鎢具有良好的熱脹匹配性,但由于兩者間不存在任何反應(yīng)難以建立起理想的結(jié)合機(jī)制。在鎢粉中加人熔劑類物質(zhì),如CaO可改善金屬化性能,熔劑類物質(zhì)的主要作用是可與氮化鋁表面的 Al2O3形成鋁酸鹽物質(zhì),并能沿 AIN 晶界遷移,從而加強(qiáng)了AIN與鎢粉間的結(jié)合強(qiáng)度。

用于集成電路基片可以提高集成電路的集成度。

2. BN絕緣瓷

氮化硼(BN) 具有良好的導(dǎo)熱性能,理論估計(jì)立方 BN單晶導(dǎo)熱率高達(dá) 1300W/ (m·K) 。六方(石墨)和三方BN 都具有層狀結(jié)構(gòu)。

六方(石墨)BN具有良好的導(dǎo)熱性、機(jī)械加工性能、高頻介電性能,還有無毒性,導(dǎo)熱性能隨溫度變化小等優(yōu)點(diǎn),是一種值得大力開發(fā)的絕緣陶瓷材料之一。

近年來,為改善集成電路基片的散熱性,一方面將熱導(dǎo)率高于氧化鋁9倍、有毒性的氧化(BeO) 材料用作為高功率集成電路基片;另一方面用 SiC 作為基片。在SiC中添加BeO, 能使晶界具有絕緣性,從而使 SiC材料變成絕緣體,還提高耐熱性和強(qiáng)度。



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