1 1.中国科学院 理化技术研究所, 低温重点实验室, 北京 100190
2 2.中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
随着以SiC和GaN为代表的第三代宽禁带半导体的崛起, 电力电子器件向高输出功率和高功率密度的方向快速发展, 对用于功率模块封装的陶瓷基板材料提出更高的性能要求。传统的Al2O3和AlN陶瓷由于热导率较低或力学性能较差, 均不能满足新一代功率模块封装的应用需求, 相较之下, 新发展的Si3N4陶瓷因兼具高强度和高热导率, 成为最具潜力的绝缘性散热基板材料。近年来, 研究人员通过筛选有效的烧结助剂体系, 并对烧结工艺进行优化, 在制备高强度高热导率Si3N4陶瓷方面取得一系列突破性进展。另外, 伴随覆铜Si3N4陶瓷基板工程应用的推进, 对其制成的基板的力、热和电学性能的评价也成为研究热点。本文从影响Si3N4陶瓷热导率的关键因素出发, 重点对通过烧结助剂的选择和烧结工艺的改进来提高Si3N4陶瓷热导率的国内外工作进行综述。此外, 首次系统总结并介绍了Si3N4陶瓷基板的介电击穿强度以及覆铜后性能评价研究的最新进展, 最后展望了高热导率Si3N4陶瓷基板的未来发展方向。
氮化硅 热导率 力学性能 烧结助剂 烧结工艺 综述 silicon nitride thermal conductivity mechanical property sintering additives sintering processes review
1 北京中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
2 中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
镁铝尖晶石(MgAl2O4)作为先进的透明陶瓷材料，具有透过波段宽、透过率高、各向同性，高熔点、高硬度、高强度、高电阻率、高热导率、高抗热震，耐腐蚀和耐高温等优异性能，可广泛应用于红外制导窗口、高马赫航空器的整流罩、透明装甲和极端环境下的光电设备窗口等关系**安全与高性能关键设备领域。本文简要介绍了镁铝尖晶石透明陶瓷的基本性能和国内外研制情况，重点介绍中材人工晶体研究院有限公司三十余年在镁铝尖晶石高纯粉体合成、镁铝尖晶石透明陶瓷成型烧结工艺和性能研究及应用开发方面所做工作，分析了材料研制中遇到的困难与在应用开发过程中面临的竞争和挑战，思考材料的研究方向、方法，并对其应用和发展予以展望。
镁铝尖晶石 透明陶瓷 粉体合成 成型烧结工艺 性能 应用 magnesium aluminate spinel transparent ceramics powder synthesis forming and sintering process property application
1 西安交通大学材料科学与工程学院, 金属材料强度国家重点实验室, 西安 710049
2 南方科技大学材料科学与工程系, 广东 深圳 518055
传统方法制备微波介质陶瓷通常需要1 000 ℃以上高温, 不仅工艺周期长、能量消耗高, 而且难以实现多种材料体系的集成共烧。如今, 无线通讯技术的不断革新和蓬勃发展对微波器件小型化、集成化提出了更高要求, 低温共烧陶瓷/超低温共烧陶瓷技术被开发和广泛应用。研究烧结温度更低、烧结效率更高, 且微波介电性能优异的节能环保型绿色制备工艺, 已经成为全球范围内研究热点之一。液相烧结、热压烧结、微波烧结、放电等离子体烧结、闪烧等烧结工艺的提出促进了低温烧结微波介质陶瓷的发展。最近, 又出现了一种新的超低温烧结工艺-冷烧结技术。冷烧结具有极低的烧结温度(一般 ≤300 ℃)、可在短时间内实现陶瓷高致密化, 且在物相稳定性、复合共烧以及晶界控制等方面有着优势, 为超低温烧结工艺以及微波介质材料体系的开发提供了新的契机。
微波介质 陶瓷 低温共烧陶瓷 超低温共烧陶瓷 超低温烧结工艺 冷烧结 microwave dielectric ceramic low temperature co-fired ceramic ultra-low temperature co-fired ceramic ultra-low sintering temperature technology cold sintering process
1 西南科技大学 环境与资源学院, 四川 绵阳 621010
2 西南科技大学 材料科学与工程学院, 四川 绵阳 621010
LiNi1-x-yCoxMnyO2正极材料作为最有商业化前途的锂离子电池正极材料，近年来成为研究者关注的焦点。但目前针对该材料合成工艺的研究还较少。对LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2开展了不同的烧结工艺研究，并对制备出的正极材料进行了表征和性能测试。研究发现在0.1C (电池容量额定值)倍率下充放电比容量为200 mA·h·g-1左右，在1C倍率循环100次下，480 ℃@3 h + 780 ℃@5 h和500 ℃@5 h + 780 ℃@10 h两种烧结工艺下容量保持率分别为94%和86%，说明用这两种工艺制备的正极材料的综合性能最优。
三元正极材料 烧结工艺 电化学性能 锂离子电池 ternary cathode material sintering process electrochemical performance lithium-ion battery 强激光与粒子束
2019, 31(5): 059001
厦门大学 航空航天学院， 福建 厦门 361005
为了克服游离磨粒抛光的随机性、磨料浪费以及产生的水合层等问题，提出了一种无水环境下熔融石英玻璃固结磨粒抛光技术。研究实现了稳定的抛光轮烧结工艺，并应用于熔融石英玻璃抛光加工，通过对加工产物和抛光轮粉末进行EDS能谱分析和XRD衍射分析，从微观上初步阐述了固结磨粒抛光的去除机理；从宏观上探索压力和转速对去除效率和表面粗糙度的影响。实验结果表明：加工过程中，在法向力和剪切力作用下，CeO2磨粒和熔融石英发生化学反应，CeO2将SiO2带出玻璃，实现材料去除；同时，压力和转速对加工效率影响并不遵循Preston公式，温升和排屑成为决定去除效率的关键。
固结磨粒抛光 熔融石英 粗糙度 去除率 烧结工艺 bounded abrasive polishing fused silica roughness removal rate sintering process 强激光与粒子束
2018, 30(8): 082001
西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
通过实验对比的方法对单晶硅太阳电池电致发光(EL)缺陷及不同工艺的影响进行了分析，测试了电池片的开路电压、短路电流、填充因子、光电转换效率等性能参数，并统计了太阳电池片的EL缺陷比例。实验发现浆料组分配比、烧结工艺稳定性及硅片质量是引起太阳电池EL缺陷的主要原因，浆料质量、丝网印刷工艺参数、烧结温度稳定性及镀膜工艺的减反射及钝化效果也对太阳电池的光电转换效率存在一定的影响。在此基础上，通过分析建议改善烧结工艺稳定性，采用性能更好的浆料和硅片，优化丝网印刷参数及氨气和硅烷流量比，来改善太阳电池EL缺陷，提高太阳电池的光电转换效率和合格率。
太阳电池 电致发光 转换效率 浆料 烧结工艺 硅片 激光与光电子学进展
2013, 50(3): 031601
1 国家平板显示工程技术研究中心,南京电子器件研究所, 南京210016
2 总参陆航部驻上海地区军事代表室，上海200233
用高温烧结工艺制作的高可靠五线电阻式触摸屏,因ITO方阻更均匀、电极电阻更稳定,而具有更高的线性度和可靠性,可实现在较宽的温度范围内长期工作无漂移。介绍了这种新型五线触摸屏的主要工艺流程、技术难题、关键技术和产品优点。
五线电阻式触摸屏 高温烧结工艺 高可靠性 定位死区 定位漂移 fine-line resistive touch panel sintering process high reliability location dead zone location drift
