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随着电子信息技术的飞速发展,散热问题严重制约了电子器件向高密度、多功能、高速化和大功率的发展。Si3N4陶瓷因具有与A1N相近的理论热导率(320W.m-1.K-1)、与单晶Si相近的热胀系数、电绝缘以及机械性能良好、无毒等特点,被认为是一种很有潜力的高速电路和大功率器件的散热和封装材料。本文以MgO、Y2O3及CeO2作为复合烧结助剂,采用气压烧结的方法,在1800℃、4MPa N2压力下烧结4h制备出了Si3N4陶瓷,系统地研究了烧结助剂体系对所制得的氮化硅陶瓷致密度、热导率、抗弯强度及介电性能的影响。在MgO-Y2O3二元烧结助剂体系中,当Y203的加入量为4wt%时,所制得的试样的相对密度达到了98.9%,热导率为52W.m-1.K-1,抗弯强度为798MPa,介电常数为8.49,介电损耗为5.49×10-3,综合性能为最佳；在MgO-Y2O3-CeO2三元烧结助剂体系中,发现随着Ce02含量的增加,材料的致密度、抗弯强度及热导率降低；与MgO-Y2O3二元烧结助剂体系相比较,在相同烧结助剂总量的情况下,添加了Ce02试样的热导率偏低,在烧结助剂总量为8wt%(4wt%MgO+3wt%Y2O3+1wt%Ce02),热导率的最大值也仅有44W.m-1.K-1。将经1800℃烧结、添加了4wt%MgO+4wt%Y2O3烧结助剂的试样在1750℃下进行退火处理,发现经退火处理后,试样发生了明显的玻璃相析晶和晶粒异常长大的现象,随着退火时间的延长,材料的热导率呈增大的趋势。当退火处理6h时,材料的热导率达到了81W·m-1.K-1；随着退火时间的延长,材料的介电常数的变化不大,但是介电损耗却呈增大的趋势,玻璃相的析晶和晶粒生长对介电损耗的影响存在相反的作用,玻璃相的析晶会降低材料的介电损耗,而晶粒的生长会增大材料的介电损耗,经退火处理2h后的试样的介电损耗达到最小值(4.92×10-3)。探索性地尝试通过掺杂A1N,采用气压烧结的方法来提高Si3N4陶瓷的热导率,但是结果发现,所制备的试样的热导率偏低。研究发现,随A1N含量的增加,材料的致密度下降,主要原因是AlN的加入抑制了α-Si3N4→β-Si3N4的相转变。当AlN含量为30wt%时,材料的气孔率达到了22.5%；随AlN含量的增加,材料的抗弯强度及热导率降低,介电损耗增加,主要原因在于材料致密度的下降。当AlN含量为15wt%时,材料的热导率为32W·m-1.K-1,抗弯强度为540MPa,介电损耗为6.36×10-3,而当AlN含量为30wt%时,材料的热导率仅为5.8W.m-1.K-1,抗弯强度仅有241MPa,介电损耗则增大到了7.85×10-3。