【摘 要】
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氮化铝(AlN)陶瓷具有优异的导热性能,良好的电性能和机械强度,是一种理想的电子封装材料,受到了越来越多的关注。流延成型工艺是制备电子封装基板材料最重要和最普及的方法。本
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氮化铝(AlN)陶瓷具有优异的导热性能,良好的电性能和机械强度,是一种理想的电子封装材料,受到了越来越多的关注。流延成型工艺是制备电子封装基板材料最重要和最普及的方法。本文采用正交法,研究了各种添加剂对于有机流延浆料流动性的影响,制备了性质稳定、流动性良好的有机流延浆料和AlN素坯膜。结合PIBM凝胶体系和流延成型方法,首次使用水基注凝-流延成型方法制备了AlN素坯膜,研究了无压烧结AlN陶瓷基片的显微结构、相组成和导热性能之间的关系。此外,尝试热等静压烧结(HIP)工艺制备高强度AlN陶瓷,探索了AlN陶瓷的预烧和HIP烧结工艺。 研究表明:各种添加剂对浆料粘度的影响不同。粘结剂对浆料粘度的影响最大,且粘度随着粘结剂含量的增多而增大;塑化剂对浆料粘度的影响最小,它使流延素坯具有柔韧性,便于加工和储存。使用正交法,快速明确了各种添加剂的使用量,得到了表面光滑、均匀一致的AlN素坯膜,经脱粘、无压烧结制备了热导率为186 W/(m·K)的致密AlN陶瓷。 PIBM(异丁烯与马来酸酐共聚物)是一种新型的水基注凝成型体系,仅使用一种添加剂,既充当分散剂,又充当凝胶剂,且用量少,工艺简单。首次结合PIBM注凝成型和流延成型方法,探索了AlN陶瓷的水基注凝-流延成型,研究了PIBM、固含量以及塑化剂对浆料性能的影响。制备出了固含量为40vol%的浆料,浆料具有剪切变稀的特点;塑化剂降低浆料的储能模量,延长了浆料的固化时间。通过流延成型制备了具有一定柔韧性的AlN素坯膜,经无压烧结,AlN致密陶瓷热导率为161 W/(m·K)。能谱分析发现:在部分晶界处含有第二相,主要组成是Y、O、Al的化合物,影响了AlN的热导率。 探索了AlN陶瓷的预烧及HIP烧结工艺,制备了细晶AlN陶瓷,平均晶粒尺寸约3.8μm,热导率达到185 W/(m·K),但抗弯强度没有得到显著提升,HIP烧结工艺还需进一步优化。
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