高純高性能氮化硼陶瓷噴嘴

半導(dǎo)體氮化硼陶瓷噴嘴

——上瓷時(shí)代高純高性能氮化硼陶瓷材料介紹

　　六方氮化硼是一種具有優(yōu)良性能和廣泛用途的材料，但由于其片狀的顯微結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，燒結(jié)非常困難，很難通過(guò)現(xiàn)有的工藝燒結(jié)得到致密的陶瓷塊體。以往的六方氮化硼陶瓷往往通過(guò)添加大量燒結(jié)助劑來(lái)改善其性能，但燒結(jié)助劑的存在，會(huì)對(duì)六方氮化硼陶瓷的性能造成很大的影響，嚴(yán)重阻礙了氮化硼陶瓷的應(yīng)用。

　　上瓷時(shí)代高純高性能氮化硼陶瓷材料技術(shù)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，是采用了相變?cè)鰤簾Y(jié)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了氮化硼陶瓷的自致 密化，即利用納米級(jí)立方氮化硼在高溫發(fā)生向六方氮化硼轉(zhuǎn)變的相變時(shí)，能夠有效地促進(jìn)六方氮化硼陶瓷的燒結(jié)，在不添加燒結(jié)助劑的條件下實(shí)現(xiàn)了低溫?zé)Y(jié)，獲得了高純、高密度和高性能六方氮化硼陶瓷材料。

　　該材料可以應(yīng)用做半導(dǎo)體用氮化硼陶瓷噴嘴、陶瓷環(huán)等等，這個(gè)在歐美和日本已經(jīng)應(yīng)用。

　　氮化硼陶瓷樣品的性能數(shù)據(jù)，具體結(jié)果如下：

1.物相檢測(cè)：

　　樣品只檢測(cè)到對(duì)應(yīng)hBN的（002）、（100）等六個(gè)鏡面的衍射峰，沒(méi)有檢測(cè)到cBN位于43°、50°、和74°的衍射峰，表明所有的cBN原料已在燒結(jié)過(guò)程中轉(zhuǎn)變?yōu)榱较啵⑶覜](méi)有雜質(zhì)相存在。

2.密度檢測(cè)：

樣品的相對(duì)密度隨著cBNd 的含量增加而顯著增大，在30wt%時(shí)達(dá)到最大值，為97.6%，大大高于之前所報(bào)道的氮化硼陶瓷密度。

3.力學(xué)性能：

　　高性能六方氮化硼陶瓷具有2-3倍普通hBN陶瓷的抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通hBN陶瓷的楊氏模量和顯微硬度。且隨著cBN 添加量的增加，高性能六方氮化硼陶瓷的強(qiáng)度持續(xù)提高。其抗彎強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度高達(dá)94.51MPa 和118.67MPa，楊氏模量和顯微硬度分別為29.44 和1.15GPa。

4.介電性能：

　　制備的高性能六方氮化硼陶瓷具備較低的介電常數(shù)和明顯減小的介電損耗，隨著 cBN  的加入，介電常數(shù)小幅度降低，介電損耗亦減小。最優(yōu)值介電常數(shù)為4.37，而介電損耗低至2.48×10-4。

不同cBN 添加量樣品的介電常數(shù)和介電損耗