AlN陶瓷研究动态

2009-11-24 北京真空电子技术研究所

　　虽然AlN 陶瓷最初主要是针对集成电路基片应用而得到广泛研究和开发的,但是随着AlN陶瓷基片制备技术的成熟和发展,以及性能的不断改善和提高,AlN陶瓷的应用正逐步扩展。例如国外有文献报道AlN 陶瓷可以替代Al2O3和BeO陶瓷作为回旋管rf 窗候选材料。美国也有报道已经开发出一种无压烧结工艺用于制造高热导率(185～200W/m ·K) 、低损耗( tgδ= 0.0007,9GHz下)高纯AlN材料,作为微波管收集极瓷杆和rf窗。然而相比较AlN基片应用而言,AlN陶瓷在电真空领域应用的关键问题是难于烧结,这在某种程度上限制了其应用。由于基片很薄,烧结相对容易。而作为窗片或其它应用部件,厚度方向尺寸一般较大,烧结时往往会出现表面烧结而内部不致密的所谓“夹生”情况。

大尺寸AIN陶瓷部件

图1 　大尺寸AIN陶瓷部件

　　北京真空电子技术研究所从“八五”和“九五”期间开始,一直致力于电真空器件用AlN 陶瓷制备技术的研究。经过多年的努力,如今已经确立了一套通过冷等静压成型和常压烧结工艺制备高导热真空致密AlN陶瓷的技术。特别是摸索出一种实用的AlN陶瓷常压烧结工艺,解决了尺寸较大的AlN 陶瓷部件难于烧结的关键技术难题。所制备的AlN 陶瓷热导率达到170W/m ·K。图1是我们所制备的一个典型的AlN陶瓷部件,该样品真空气密(漏气速率≤10 -10 Pa ·m3/s) 。图2 分别为我所与日本研制的AlN陶瓷样品SEM图。从图中可看出,我所研制的AlN陶瓷样品结构致密,与日本研制的AlN 陶瓷样品接近。

AlN陶瓷的SEM图

图2 　AlN陶瓷的SEM图

　　无压烧结条件下,高导热、真空致密的块体AlN 陶瓷材料的成功研制,为AlN陶瓷在电真空领域的应用及其在其它领域的拓展应用奠定了基础。