影响陶瓷热沉材料热导率的因素有哪些？-陕西普微电子封装热沉材料分享

影响陶瓷热沉材料热导率的因素主要有以下几方面：

材料的化学组成：
- 杂质元素含量：陶瓷材料中的杂质对热导率影响显著。例如氧杂质是影响 AlN 陶瓷、Si₃N₄陶瓷热导率的主要因素。AlN 与氧有很强的亲和性，晶格内易形成与氧有关的缺陷，如空位、八面体、多型体和堆垛层错等，这些缺陷会对声子产生散射，大大降低陶瓷的热导率。除氧以外，其他杂质如 Fe、Si、Mg 及 SiO₂等的存在也会降低陶瓷的热导率。
- 主成分的性质：构成陶瓷的主成分自身的物理性质对热导率有基础性的影响。一般来说，构成材料质点的相对原子质量愈小、密度愈小、杨氏模量愈大、德拜温度愈高，热导率愈大。例如，氮化铝（AlN）的热导率较高，与其组成元素的性质相关。
材料的微观结构：
- 致密度：高致密度是陶瓷烧结体获得高热导率的前提。如果烧结体不致密，存在的大量气孔会散射声子，进而降低热导率。通常陶瓷的热导率会随着其致密度的提高而提高，但这种关系并非完全线性。
- 晶粒尺寸：晶粒尺寸对陶瓷热导率的影响较为复杂。一方面，当晶粒尺寸处于纳米级别时，材料中会出现极难消除的纳米级孔隙，影响热导率；另一方面，晶粒越细小，材料的晶界越多，会增大晶界对声子散射的强度，降低材料的导热性能。
- 晶界相：陶瓷烧结体中的晶界相分布状态对热导率影响较大。晶界相的存在可能会阻碍声子的传播，降低热导率。如果晶界相能够与主晶相良好结合，且分布均匀，对热导率的影响可能会相对较小。
烧结工艺：
- 烧结温度：烧结温度对陶瓷热导率有重要影响。温度过低，陶瓷烧结体无法充分致密化，会导致热导率降低；温度过高，可能会引起晶粒过度生长、产生过多的晶界相或导致杂质元素的挥发等问题，也会影响热导率。选择合适的烧结温度范围对于获得高热导率的陶瓷热沉材料至关重要。
- 烧结气氛：烧结气氛会影响陶瓷材料中的氧含量等杂质的含量，进而影响热导率。例如，在含有氢气、一氧化碳等还原性气氛下烧结，可以减少陶瓷材料中的氧杂质，提高热导率。
- 烧结时间：烧结时间不足，陶瓷材料的结构可能无法完全形成，致密度不够；烧结时间过长，可能会导致晶粒异常生长、晶界相变化等问题，影响热导率。因此，需要选择合适的烧结时间以获得最佳的热导率。
温度：在温度不太高的范围内，陶瓷热沉材料的热导率主要受声子传导的影响。温度升高，材料中的声子振动加剧，声子间的散射增强，平均自由程减小，热导率会降低。不过，不同的陶瓷材料，其热导率随温度的变化趋势可能会有所不同。