《先进陶瓷材料及进展》 第6章 低介装置陶瓷.ppt

§6-1 低介装置瓷的基本知识 §6-2 典型低介装置瓷 §6-6 低温共烧陶瓷 1.铁堇青石 : 堇青石中的两个主要成份镁和铁可以做同像替代，当铁元素含量大于镁元素称之为铁堇青石。 2.堇青石 : 即镁含量高于铁含量时称为堇青石，较出名的是产于印度的富镁品种，常被用来做成宝石又称为印度石。 3.血点堇青石 : 主要产地在斯里兰卡，主要特征为其内部的氧化铁澡片含量丰富且呈现特定方向排列使得堇青石带有色带时被称为血点堇青石。 堇青石的主要产地为巴西，印度，斯里兰卡，缅甸，马达加斯加，中国台湾的兰屿也有少量的发现。 第6章 Internet应用基础 § 6-2 典型低介装置瓷 (2) 化学法 铝的草酸盐热分解 醇盐水解 sol-gel法 可获得高纯、高均匀度的超细粉料,平均粒径10~60nm，比表面积550±10%m2/g，纯度高达99%以上。 第6章 Internet应用基础 § 6-2 典型低介装置瓷 (3) 冷冻干燥法 将含Al6+溶液雾化成微小液滴，快速冻结为固体，加热使液滴中的水升华气化，干燥形成无水盐，焙烧后得到球型颗粒。 特点： 疏松而脆，容易粉碎成均匀，超细原料 成分均匀 适于批量化生产，设备简单，成本低 第6章 Internet应用基础 § 6-2 典型低介装置瓷 3、降低烧结温度、改进工艺性能的措施 加入变价金属氧化物MnO2、TiO2. 加入助熔剂，固液烧结. 利用超细粉体，提高粉体烧结活性. 采用还原气氛烧结或热压烧结. 第6章 Internet应用基础 § 6-2 典型低介装置瓷 § 6-2-3 高热导率陶瓷基片 1、基片应具有的机电性能 2、电介质导热机制 3、高热导率晶体的结构特征 4、高导热陶瓷材料特征比较 5、多芯片组装-多层基片 第6章 Internet应用基础 § 6-2 典型低介装置瓷 1、基片应具有的机电性能 ①高热导率，低膨胀系数，高绝缘电阻和抗电强度，低介电常数和低的介质损耗。 ②机械性能优良，易机械加工。 ③表面平滑度好，气孔率小，微晶化。 ④规模生产具可行性，适应金属化、成本低。 第6章 Internet应用基础 § 6-2 典型低介装置瓷 2、电介质导热机制 金属导热的主要机制是通过大量质量很轻的自由电子的运动来迅速实现热量的交换，因而具有较大的热导率，但不适合制作IC基片（导电性）。 第6章 Internet应用基础 § 6-2 典型低介装置瓷 陶瓷是绝缘体，没有自由电子，其热传导机理是由晶格振动的格波来实现的，根据量子理论，晶格波或热波可以作为声子的运动来描述，即热波既具有波动性，又具有粒子性。通过声子间的相互碰撞，高密度区的声子向低密度区扩散，声子的扩散同时伴随着热的传递。 T1 高温端 T2 低温端 声子热传导（类似于气体） 第6章 Internet应用基础 § 6-2 典型低介装置瓷 陶瓷的热传导公式： K-热导率，C-声子的热容，V-声子的速度，l-声子的平均自由程，v-声子的振动频率。 声子的散射机制：声子的平均自由程除受到格波间的耦合作用外（声子间的散射），还受到材料中的各种缺陷、杂质以及样品边界（表面、晶界）的影响。 第6章 Internet应用基础 § 6-2 典型低介装置瓷 3、高导热晶体的结构特征 共价键很强的晶体； 结构单元种类较少，原子量或平均原子量均较低； 不是层状结构； 第6章 Internet应用基础 § 6-2 典型低介装置瓷 高热导率晶体都是由原子量较低的元素构成的共价键或共价键很强的单质晶体或二元化合物。 此类非金属晶体有：金刚石（昂贵）、石墨（电子电导）、 立方BN（昂贵）、SiC（难烧结，需热压）、 BP（对杂质敏感）、 BeO、AlN。 第6章 Internet应用基础 § 6-2 典型低介装置瓷 4、高导热陶瓷材料特征比较 第6章 Internet应用基础 § 6-2 典型低介装置瓷 (1) 氧化铍瓷 1012 绝缘电阻率/Ω?m 0.005 介电损耗 6.5~7.5 介电常数 195 抗弯强度/(MN/m2) 7.2 热膨胀系数/(10-6 /℃) 610 热导率/(W/m?℃) 2.9 密度/(g/cm6) 指标 性能 关键：降低烧结温度 添加剂：MgO、Al2O6 问题：加入添加剂会使热导率降低 Be-O共价键较强 平均原子量仅12 第6章 Internet应用基础 § 6-2 典型低介装置瓷 (2) 氮化铝瓷 5×1011 绝缘电阻率/Ω?m 5×10-4 介电损耗 8.8 介电常数