中國粉體網訊 如今很多領域都看中了陶瓷材料的導熱性能，例如在集成電路，各類電子設備不斷向微型化、輕型化、高集成度、高可靠性方向發展，器件工作時會產生更多的熱量，陶瓷基板以及各種陶瓷填料便承擔了重要的散熱作用。
在這種情況下，我們當然希望陶瓷的導熱性能越高越好。但在實際生產中，陶瓷的熱導率受很多因素影響，只有搞清楚這些影響因素然后在實際生產中予以避免才能達到我們對產品的期望。
熱導率影響因素
影響陶瓷熱導率的因素主要有晶格中雜質元素的含量，特別是氧元素的含量、燒結體的致密度以及顯微結構。
雜質
氧雜質是影響AlN陶瓷、Si3N4陶瓷熱導率的主要因素。例如AlN與氧有很強的親和性，在晶格內容易形成空位、八面體、多型體和堆垛層錯等與氧有關的缺陷，這些缺陷對聲子的散射大大降低了陶瓷的熱導率。
除外，其它雜質如Fe、Si、Mg及SiO2等的存在也會降低陶瓷的熱導率。
AlN陶瓷熱導率與氧含量的關系圖
致密度
高致密度是陶瓷燒結體獲得高熱導率的前提。如果燒結體不致密，存在的大量氣孔會散射聲子，進而降低熱導率。一般認為，陶瓷的熱導率隨著其致密度的提高而提高。當然這種關系也不是線性的，因為陶瓷晶格中的氧含量對其熱導率有著決定性的影響。另一方面，隨著致密度的提高，機械性能也會得到改善。因此，為了得到高性能的陶瓷，提高其致密度是首要的任務。
顯微結構
一般而言，陶瓷燒結體主要由主晶相、第二相（晶界相）以及氣孔等組成，而陶瓷熱導率與各相顯微結構密切相關。除因氧等雜質的引入而造成的晶格缺陷和氣孔等對熱導率損害較大外，第二相的存在也有重要影響，其中第二相的分布狀態對熱導率影響尤為重要。
如何解決熱導率低的問題？
上面我們分析了影響熱導率的主要因素，接下來對癥下藥即可。
首先，既然雜質對陶瓷的熱導率影響很大，在原材料選擇上就需要我們選擇雜質含量低、粒徑分布窄、活性高的陶瓷粉體。
然后就是盡可能的提高陶瓷的致密度。提高陶瓷的致密度有很多方法，一般在實際生產中有如下三點：
（1）選用超細的原料粉末；
（2）加入適宜的燒結助劑；
（3）采用合適的的燒結工藝。
采用超細的原料粉末就不用說了。
加入燒結助劑可以在高溫下形成液相，這可以有效降低樣品的燒制溫度并增加密度。加入燒結助劑還有一個好處：可以去除晶格氧，削弱晶間相，這樣也在一定程度上解決晶格氧對陶瓷導熱率的影響。
燒結工藝主要包括2點：燒結溫度和燒結方法。提高燒結溫度也能實現陶瓷粉的液相燒結，促進致密化，但這無疑會增加能耗，與綠色生產觀念不符。而不同的燒結工藝，對陶瓷燒結體的熱導率影響很大。
常壓燒結和熱壓燒結是現階段主要采用的兩種燒結工藝，常壓燒結是陶瓷燒結中最常用的方法。一般來講，常壓燒結的燒結溫度較高，除氧能力較差且不易致密化。與常壓燒結相比，熱壓燒結的燒結溫度要低得多（大約低200-300℃），除氧能力強，且燒結體致密度高，但缺點是熱壓燒結只能制備形狀不太復雜的樣品，且設備昂貴。
參考來源：
[1]張志軍.燒結助劑對AlN陶瓷力學性能及熱導率的影響
[2]王露露等.AlN陶瓷熱導率及抗彎強度影響因素研究的新進展
[3]瞿志學等.燒結方法對AlN陶瓷微觀形貌及熱導率的影響
（中國粉體網編輯整理/山川）
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