高导热率氧化硅陶瓷的影响因素（二）

   高导热率氮化硅陶瓷是获得高导热率氮化硅散热基板的前提，而影响氮化硅陶瓷热导率的因素很多。例如，氮化硅陶瓷的致密度、相阻度、烧结时晶种的加入、晶格氧含量、晶粒的尺寸、形状排列方式等都对氮化硅陶瓷的赵得率有着巨大的影响。

 在制备氮化硅陶瓷中，反应物中的孔隙率为12%-25%了，而气体的热导率一般较低，故致密度越大，孔隙率越低，热导率越高。氮化硅具有α和β 两种晶体相，其中相中的氧含量高于β相中的氧含量，而氧杂质对声子具有散射的作用，因此氮化硅陶瓷中β/α的值越大，热导率越高。当烧结高热导率氮化硅陶瓷时，在 Si?N4原料中加入尺寸较大的β-Si?N4晶种，为 β-Si?N4 。晶粒的结晶提供晶核，将晶界相逐渐排挤进入多晶交界处，从而提高热导率： Naoto , Hirosaki 等用β一Si?N4 作为原料，研究添加0.5wt.％的大粒径β-Si?N4 作为晶种和不添加晶种的氮化硅陶瓷热导率的差别，均在温度为 1900℃ ，氮气压力为 l0MPa 的条件下用气压烧结的方法制备氮化硅陶瓷。结果表明，添加晶种的氮化硅陶瓷热导率为 l06w/(m·K) ，而不加晶种的氮化硅陶瓷只有77W/(m.K）。

声子运动的一个重要参数是声子的运动自山程，理论上晶粒尺寸与其平均自由程为相同数量级时，晶界对声子造成散射。而在一般情况下，除反应烧结外，Si?N4 烧结体的晶粒尺寸均为微米级，远大于声子间的平均白由程，所以Si?N4 ．晶粒尺寸对Si?N4的热导率没有直接影响，但是随着Si?N4晶粒尺寸的增大，晶间相的分布会有所变化，相邻两个晶粒间的晶间相薄层数量会减少，因而，在一定尺寸范围内，晶粒的增大可以提高Si?N4的热导率。单晶β-Si?N4颗粒沿c和α两个划晌喇飞毕率分别可达180W/(m.k）和69W/（m.k） , 氮化硅陶瓷中颗粒的定向排列可以充分发挥β-Si?N4 热导率各向异性的特点，获得在某一方向上热导率较高的氮化硅陶瓷。例如 watari 等在烧结时加入β- Si?N4 晶种，采川流延成型工艺使晶粒定向排列，得到在平行和垂直流延成型方向卜分别为15sw/(m·K）和 52w/(m·K的导热率，虽然在某一方向上热导率有较大的提高，但是热导率存在各向异性限制了其应用范围。