氮化铝基微波衰减材料在高频行波管中的应用

应用于高频行波管中全匹配吸收模式的微波衰减材料需要具有好的高温稳定性、高的导热率以及高的衰减量.氮化铝基微波衰减材料由于成本低、性能好,已经取代BeO基复合材料而成功应用于实践.综述了AlNSiC、AlN-C、AlN-金属几种复相微波衰减材料的研究现状,比较分析了各体系的衰减特性.AlN-SiC复相陶瓷具有较好的宽频衰减特性,主要衰减机制为介电损耗,但存在难以烧结的问题;AlN-C复相陶瓷微波衰减量较低,限制了其在行波管中的应用;AlN-金属复相陶瓷衰减量大,但选频衰减特性相对比较明显.     

原位裂解碳对氮化铝基微波衰减陶瓷性能的影响

碳材料具有优异的吸波性能, 但是难以在陶瓷基体中均匀分散。本研究通过酚醛树脂裂解的方法在氮化铝陶瓷基体中引入碳, 研究了酚醛树脂的添加量对氮化铝陶瓷烧结性能、微观形貌、导热性能和介电性能的影响。研究发现, 酚醛裂解形成的碳能够有效促进氮化铝陶瓷的致密化进程, 降低烧结温度。当酚醛树脂含量为3wt%, 1700℃烧结后陶瓷的致密度达到99.26%。此外, 裂解碳的引入能够显著提高材料的导热性能, 并在材料的气孔中和氮化铝的晶界处形成碳膜, 从而显著提高材料的介电性能。当酚醛树脂含量为6wt%时, 材料热导率达135.1W/(m·K), 在X波段的介电损耗为0.3, 表明材料具有良好的微波衰减能力, 有望应用于大功率的微波电真空器件中。     

TiO2添加剂对AlN-C复相材料微波衰减性能的影响

在AIN-C复相材料中加入TiO2,采用热压工艺,制备了性能优异的A1N-C-TiO2复相微波衰减材料.通过矢量网络分析仪、SEM等测试手段,研究了MN-C复相材料微波衰减性能与石墨(C)含量之间的关系,以及添加荆TiO2对MN-C复相材料微波衰减特性和显微结构的影响.结果表明,石墨是良好的宽频微波衰减剂,对衰减频谱曲线特征起决定作用;TiO2的添加大大促进了AIN-C复相材料的烧结性能.初步探讨了AIN-C-TiO2复相材料的微波衰减机理,极化损耗、介电损耗是其主要的微波衰减机理.     

氮化铝/导电颗粒复合微波衰减陶瓷的研究现状

氮化铝/导电颗粒复合微波衰减陶瓷是一种新型的复合材料,其优异的微波衰减性能及广阔的应用前景已经引起人们极大的关注.介绍了氮化铝/导电颗粒复合微波衰减陶瓷的制备方法,着重讨论了评价衰减性能的主要参数:电阻率、介电性能、热导率,概述了国内外研究现状和进一步研究的方向,并展望了未来的发展趋势.     

氮化铝粉体制备方法的研究进展

氮化铝因具有优良的热传导性能、高的电阻率以及与硅相匹配的热膨胀系数而备受人们关注,是优良的电路基板和电子封装材料.尽管氮化铝具有很多优点,但由于合成温度高、过程控制难、制造成本高而阻碍了它的广泛应用.目前,氮化铝的合成方法主要有铝粉直接氮化法、碳热还原法、化学气相沉积法、自蔓延燃烧合成方法和微波合成法等.概述了氮化铝粉体的几种合成方法,以及其反应机理、制造工艺、各工艺优缺点和各种方法的国内外最新研究动态,指出微波合成法具有较好的应用前景.     

导热相复合陶瓷微波烧结传热模式数值分析

根据微波加热的特点,采用二维稳态导热数值分析法,建立了导热相复合陶瓷微波烧结的传热模式. 研究了导热相的浓度、导热相弥散分布状况、基质类型以及保温方式对复合陶瓷内部二维稳态温度场分布的影响,并设计了导热相SiC晶须复合TZP陶瓷的微波烧结致密化实验,对建立的复合陶瓷的微波烧结传热模式进行了验证. 结果表明：导热相复合陶瓷设计时宜选取具有高导热系数的基体,保持导热相有较高的浓度,使导热相均匀分布于基体中,且微波烧结传热宜采用合适的保温设施.     

原位反应制备陶瓷基复合相变材料及其工艺研究

针对熔融盐相变材料成型难、导热低的问题,设计采用微米级氮化铝原位反应的方法制备陶瓷基导热骨架,以此来吸附熔融盐,形成陶瓷基复合相变材料。研究了加水量及成型压力对该复合相变材料的性能影响,确定了最佳加水量为15%,最佳成型压力为30 MPa。分析SEM照片发现,原位反应生成的水解氧化铝具有花簇状结构,能够吸附复合盐,维持结构不塌陷。TG-DSC及导热测试表明,该复合相变材料具有182.4 J/g的相变焓和4.928 W/(m·K)的导热系数。在50次循环后,复合相变材料焓值几乎无衰减,具有很好的循环稳定性,其优异的性能归因于原位反应生成的陶瓷基导热骨架。     

氮化铝覆铜板在空间热场下热学性能的模拟仿真及实验验证

氮化铝(AlN)陶瓷具有高导热、高电阻率、良好的尺寸稳定性以及优异的力学性能等特性, 被认为是新一代高性能陶瓷基板和封装的首选材料。本研究探讨了高性能陶瓷在空间电子系统的应用潜力, 对AlN材料的基础性能进行了分析, 重点分析了AlN陶瓷材料及其覆铜板的热传导性能, 从理论上分析了AlN材料及覆铜板的热特性, 并通过仿真模拟对理论值进行了分析验证, 最后探讨了AlN陶瓷覆铜板在空间热循环模拟环境下的热传导性能。结果表明AlN陶瓷的导热系数高达174.1 W·m ^-1·K ^-1, 覆铜板比纯氮化铝陶瓷具有更高的热扩散系数, 而热特性的仿真结果与理论计算一致。最后空间环境模拟试验表明, AlN材料在温度循环环境下的热传导性能非常稳定。     

高导热率及低介电常数的AlN/PI纳米复合薄膜研究

通过将纳米氮化铝加入到原位聚合而成的聚酰亚胺中以提高纳米复合薄膜的导热系数.采用KH550偶联剂对氮化铝粒子表面进行物化处理,以提高有机-无机两相界面的结合力.采用SEM、TGA等对材料的微观结构、热性能等进行了研究.结果显示无机粒子在纳米复合薄膜中分散均匀,并在保持较低的介电性能同时提高了复合材料的热稳定性和导热性能.这样的材料在电子封装材料和印刷线路板中具有很大的应用前景.     

导热型高性能树脂微电子封装材料之二:封装材料的导热和热膨胀性能

微电子行业迫切需要新一代优异性能的封装材料。采用聚酰亚胺/氮化铝复合材料作为封装材料，可以组合聚酰亚胺和氮化铝的优点，具有高导热、低热胀、低介电、电绝缘等优异的性能，应用于现代微电子领域前景良好。文章讨论了这种封装材料的导热性能和热膨胀性能。PMR聚酰亚胺/氮化铝复合封装材料导热系数随氧化铝的加入量而显著提高，Bruggeman方程最适合于描述该封装材料的导热系数。PMR聚酰亚胺与氮化铝复合后热膨胀系数显著减小。     

Structure, mechanical and functional properties of aluminum nitride-silicon carbide ceramic material

Two-phase ceramic composites of the dielectric-semiconductor type having different semiconducting phase content (aluminum nitride ceramics with uniformly distributed inclusions of silicon carbide of a certain size) have been produced by pressureless sintering. These composites are characterized by Vickers hardness HV (150 N) 9.5–15.8 GPa, Palmqvist fracture toughness 3.0–4.2 MPa m^0.5, bending strength 132–209 MPa, thermal conductivity 37–82 W/(m K), and by a coefficient of the microwave electromagnetic energy attenuation to 36.3 dB/cm. It has been found that as the size of silicon carbide grains in aluminum nitride-based ceramics increases, the thermal conductivity increases and microwave energy attenuation decreases, which is indicative of the decisive role of grain boundaries in scattering both phonons and microwave radiation.     

低介微波介质陶瓷基板材料研究进展

低介电常数能减小基板与电极之间的交互耦合损耗并提高电信号的传输速率,高品质因数有利于提高器件工作频率的可选择性和简化散热结构设计,近零的谐振频率温度系数有助于提高器件的频率温度稳定特性。特别在工作频率逐渐提高的情况下,介电损耗不断增大,器件发热量迅速增加,材料的热导率成为一个需要重点考虑的因素。由于陶瓷材料的热导率是有机材料的20倍左右,因此,低介电常数微波介质陶瓷成为制备高性能基板的理想材料。此外,基板材料还需具备高强度和优越的表面/界面特性等综合性能。鉴于此,首先评述了介电常数小于15的低介微波介质陶瓷材料体系的研究进展情况,在此基础上,介绍了降低基板材料介电常数的方法和表面致密化措施,最后指出了在高性能低介微波介质陶瓷基板材料研制过程中面临的问题及今后的发展方向。     

Thermal Conductivity of Ceramics Based on Aluminum Nitride Prepared by Self-Propagating High-Temperature Synthesis

AlN-based ceramics containing different additions were prepared by sintering powders obtained by self-propagating high-temperature synthesis and differing in morphology and oxygen content. The thermal conductivity of the ceramics was measured near room temperature by a radial-heat-flux standardless technique.     

微波烧结制备ZrO2-AlN复合陶瓷的微观结构与性能研究

氧化锆(ZrO₂)陶瓷具有出色的机械性能, 但其应用受到低热导率(Thermal Conductivity, TC)的限制。本研究设计并通过微波烧结制备了高热导率氧化锆-氮化铝(AlN)复合陶瓷, 优化制备条件后, 抑制了两种物质之间的反应, 获得了致密的复合陶瓷(相对密度>99%), 详细研究了该复合陶瓷的组织演变、热学性能和力学性能。研究结果表明, 随着AlN含量的增加, 复合陶瓷的室温下热导率、热扩散系数和热容增加, 分别达到41.3 W/(m·K)、15.2 mm²/s和0.6 J/(g·K)。这种具有高热导率和抗热震性的ZrO₂-AlN复合复合陶瓷在能源系统的高温热交换材料领域具有广阔的应用前景。     

AlN陶瓷热导率影响因素的研究

基于AlN陶瓷的导热机理，从显微结构、材料组成、工艺因素三方面来对AlN热导率的影响进行了探讨。AlN高热导率取决于AlN晶间良好接触、第二相含量少呈孤岛状分布以及低气孔率的显微结构，而材料组成、制备工艺的优化是为了具有良好显微结构的AlN陶瓷得以实现和改善。     

先驱体转化法原位制备功能梯度陶瓷

探索性地采用一种陶瓷制备方法－－先驱体转化法原位制备功能梯度陶瓷，样品测试结果表明，材料具有电阻梯度特性以及微波段吸收电磁波特性。     

添加CaF_2－Y_2O_3的AlN陶瓷的显微结构及热导性质

本文探索了影响添加ＣａＦ２－Ｙ２Ｏ３的ＡｌＮ陶瓷热导率的显微结构因素．利用ＸＲＤ、ＸＰＳ研究了伴随烧结过程的晶格畸变规律，确定了氧及杂质碳在ＡｌＮ晶格中的扩散行为，从而导致了晶胞的收缩和膨胀．ＴＥＭ和ＨＲＥＭ观察到类似转相区的面缺陷和不同于ＡｌＮ结构的微区．结果表明，除了晶粒内部的缺陷，第二相强烈地影响烧结体的热导率，挥发性第二相有助于提高热导率．