發(fā)布時間：2023-08-06 08:17

　　伴隨超大規(guī)模大功率集成電路的發(fā)展,器件的熱耗散問題亟待解決,因而具有高強(qiáng)度與高熱導(dǎo)率的陶瓷材料已成為理想的電子器件封裝材料。由長棒狀β-Si₃N₄晶粒形成的特殊互鎖微觀結(jié)構(gòu),可使氮化硅陶瓷呈現(xiàn)出高強(qiáng)韌性與高熱導(dǎo)率,其理論熱導(dǎo)率可高達(dá)200W·m^-1·K^-1,因而氮化硅作為電子封裝的候選材料被廣泛研究。迄今為止,提高氮化硅陶瓷熱導(dǎo)率的主要方法為在超過1850℃的高溫下長時間燒結(jié),通過溶解-再沉淀機(jī)制獲得純凈的大尺寸β-Si₃N₄晶粒。高熱導(dǎo)率氮化硅的制備工藝復(fù)雜,超大尺寸β-Si₃N₄晶粒構(gòu)成的較為粗大的微觀結(jié)構(gòu)不可避免地降低了氮化硅陶瓷的力學(xué)性能,此外采用放電等離子燒結(jié)(SPS)等快速燒結(jié)工藝方法制備氮化硅陶瓷材料,囿于低α→β相變率,導(dǎo)致了材料力學(xué)性能與熱性能的降低。針對上述問題,本文從以下三方面開展了相關(guān)的研究工作:以混合稀土氧化物(CeO₂+Yb₂O_3<...

【文章頁數(shù)】：130 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 氮化硅陶瓷材料概述
        1.2.1 氮化硅晶體結(jié)構(gòu)
        1.2.2 氮化硅α→β相變
    1.3 氮化硅陶瓷材料的液相燒結(jié)機(jī)制
        1.3.1 晶界相
        1.3.2 β-Si₃N₄晶粒生長機(jī)制
    1.4 氮化硅陶瓷材料快速燒結(jié)技術(shù)
        1.4.1 氮化硅SPS燒結(jié)機(jī)制
        1.4.2 導(dǎo)電第二相引入及作用機(jī)制
    1.5 本文主要研究內(nèi)容
第2章 氮化硅基陶瓷復(fù)合材料的制備及試驗方法
    2.1 氮化硅基復(fù)合材料的制備
        2.1.1 實驗原料
        2.1.2 制備工藝
    2.2 試驗方法
        2.2.1 微觀結(jié)構(gòu)與成分分析
        2.2.2 物理性能測試
第3章 氮化硅熱壓燒結(jié)制備與性能研究
    3.1 引言
    3.2 氮化硅燒結(jié)特性及微觀組織
        3.2.1 液相形成溫度
        3.2.2 相對密度
        3.2.3 晶界相組成
        3.2.4 晶粒生長
    3.3 氮化硅力學(xué)性能及熱物理性能研究
        3.3.1 彎曲強(qiáng)度與硬度
        3.3.2 斷裂韌性
        3.3.3 熱擴(kuò)散系數(shù)
    3.4 本章小結(jié)
第4章 SI₃N₄基復(fù)合材料的SPS制備與組織演變
    4.1 引言
    4.2 SI₃N₄基復(fù)合材料SPS燒結(jié)特性
        4.2.1 Cu對Si₃N₄致密化過程的影響
        4.2.2 Mo對Si₃N₄致密化過程的影響
    4.3 第二相對微觀結(jié)構(gòu)影響分析
        4.3.1 α→β相變與晶界相
        4.3.2 第二相與Si₃N₄晶粒微觀形貌
    4.4 第二相對氮化硅性能的影響
        4.4.1 力學(xué)性能
        4.4.2 熱擴(kuò)散系數(shù)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 SI₃N₄基復(fù)合材料的分段SPS制備與性能研究
    5.1 引言
    5.2 微結(jié)構(gòu)影響因素
        5.2.1 二階燒結(jié)
        5.2.2 多階燒結(jié)
    5.3 晶粒生長與熱傳導(dǎo)性能
        5.3.1 原位生成MoSi₂對晶粒生長的促進(jìn)機(jī)制
        5.3.2 熱傳導(dǎo)的影響因素
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷



本文編號：3839390