石墨基體表面絕緣導熱陶瓷涂層的制備工藝研究.pdf

1、基于大功率LED器件的低熱阻封裝技術,探索性地在石墨基體表面制備了具有絕緣導熱性能的復相陶瓷涂層。本文主要介紹兩種復相陶瓷涂層:(1)AlN-Al2O3·B2O3-SiC涂層;(2)Si3N4-SiC涂層。首先,選用硼酸(H3BO3)、AlN粉體、單質硅粉為原料,并通過球磨混合制得復合漿料,涂覆在石墨基體表面,在埋粉的工藝條件下,成功地制備出AlN-Al2O3·B2O3-SiC復相陶瓷涂層。對于Si3N4-SiC涂層,選用單質硅粉為原料

2、,將球磨后的硅粉漿料涂覆于石墨基體表面,對其進行氮氣氣氛熱處理,成功制備出Si3N4-SiC涂層。通過對兩種復相陶瓷涂層進行表征與分析,系統(tǒng)地研究了各種工藝條件對涂層制備和涂層與基體之間結合界面行為的影響規(guī)律,并對復相陶瓷涂層性能進行一定研究。
　　對AlN-Al2O3·B2O3-SiC復相陶瓷涂層,采用埋粉燒結工藝進行熱處理時,在1400℃保溫2h時得到的復相陶瓷涂層表面光滑,涂層主要物相為AlN、SiC、硼酸鋁,涂層結構致密,

3、沒有裂紋和氣孔等缺陷,與基體結合良好。熱處理溫度對涂層制備影響很大,當最高溫度在1450℃～1500℃時,涂層內部出現氣孔等缺陷;原料配比的變化對涂層物相組成基本無影響,但是對表面形貌和界面結合影響很大,隨著Si/Al比值的逐漸減小,涂層表面出現裂紋;對1400℃保溫2h氣氛熱處理樣品進行納米壓痕測試,納米硬度和彈性模量分別為7.7GPa和128.3GPa;采用自行設計的電阻率測試方法,電阻率為3.6×107Ω·m。
　　對Si3

4、N4-SiC復相陶瓷涂層,本文只對Si3N4-SiC復相陶瓷涂層的制備工藝做了初步探討,并對表面形貌做了初步分析。采用不同熱處理工藝對涂層物相影響很大。在埋粉條件下燒結至1500℃保溫2h得到的涂層物相主要是SiC;在氮氣氣氛下燒結至1450℃得到的涂層物相為少量Si3N4、SiC和殘留硅粉;對氮氣氣氛下1450℃燒結得到的樣品進行二次燒結,燒結溫度為1500℃,此時物相為Si3N4、SiC。經二次燒結得到的涂層結構非常致密,與基體結合