1. 研究目的与意义（文献综述）

随着微电子技术的发展，高密度电子封装对材料提出了更高的要求，如需具有良好导热性能、较低介电常数、与 Si匹配的热膨胀系数以及低烧特性，但是单一材料在性能上难以完全满足上述要求^[1]。MgO-Al₂O₃-SiO₂系微晶玻璃具有良好的电学、力学及热学性能，是一种电子材料及航空器件的理想材料 其中主晶相为α-堇青石的微晶玻璃具有低热膨胀系数和高力学强度,同时还具有优良的介电性能广泛应用在低温共烧陶瓷技术领域^[2-5]。如何才能制备出高含量的 α－堇青石，同时尽可能降低制备温度更是研究的重中之重，因此对堇青石微晶玻璃的析晶性能进行研究就显得非常重要。它的不足之处是热导率(1~2W/(m·K))^[6-8]。虽然通过改变电子器件的散热机构来解决散热问题，但在高密度、大功率的电子封装中大规模应用受到了一定限制^[9-10]。王艳丽等在 MgO -Al ₂O₃ -SiO₂ 系堇青石基微晶玻璃研究中,对含TiO₂和不含TiO₂的两种样品采用相同热处理制度,结果发现,含有TiO₂的样品为整体均匀析晶,而不含TiO₂ 的样品则为表面析晶,样品中间部分为透明的玻璃相。并且两种样品从初晶相的析出到最终结晶相组成都有巨大差异。赵永红等对MgO-Al₂O₃-SiO₂ 系微晶玻璃进行研究时发现,对样品采取不同的热处理温度,玻璃中析出的晶相种类及晶体含量就不同,从而使材料的弯曲强度出现很大差异。Khater以高岭土、石灰石、石英为主要原料制备得到了CMAS微晶玻璃，主晶相包括透辉石，钙长石，镁橄榄石，微斜长石等晶相。Karamanov对比了以透辉石和硅灰石为主要晶相的微晶玻璃的各项性能，发现透辉石基微晶玻璃的抗弯强度是硅灰石基的—倍。MarqueS使用烧结法制备了含透辉石和钙长石的微晶玻璃。AlN 陶瓷是一种优异的电子封装材料，介电常数比氧化铝的低，热膨胀系数与芯片Si的接近，热导率很高(是A1₂O₃的2~10倍)，但烧结温度至少要达到 1600℃^[11-13]。以AlN和MgO-Al₂O₃-SiO₂系微晶玻璃(简称MAS微晶玻璃)为原料低温制备复合材料，有望改善材料的热膨胀系数及提高材料的导热性能^[14]。本文结合目前国内外研究现状,从晶化热处理制度 MgO/Al₂ O₃ 质量比以及晶核剂种类与含量三个方面,对该堇青石基 MAS 微晶玻璃进行了系统的分析与讨论，并研究AlN掺杂量对热力学性能的影响，采用烧结法制备微晶玻璃^[15-20] 。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

（1）原料的准备

以玻璃是否容易析晶为标准确立化学组分，需要的原料主要有二氧化硅，碳酸镁，氧化铝，二氧化钛，二氧化锆，碳酸钠，碳酸锂，五氧化二磷，氧化硼

（2）微晶玻璃的制备

以MAS玻璃为基体材料，掺杂氮化铝制备高热传导率的微晶玻璃，通过烧结法制备玻璃：基础原料经1500℃保温3h，放入冷水中淬冷得到基础玻璃粉末，研磨压制成圆片后进行热烧结。

（3）研究AlN对MAS微晶玻璃导热性能的影响规律；

（4）进行结构表征和热力学性能测试，通过XRD，SEM对其形貌结构进行分析，通过DTA，DSC测试材料热力学参数。

2.2 研究目标

1、确定低烧结温度MAS系统的最佳化学组分和工艺流程；

2、采用结构分析与性能表征技术，分析AlN/MAS微晶玻璃的结构与热力学性能的关系；

3、探究氮化铝对MAS微晶玻璃热传导和热膨胀性能的影响。

2.3 技术方案

1、实验配方

各原料的质量百分比（wt%）

2.实验步骤

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－7周：按照设计方案，制备mas微晶玻璃。

第8－12周：采用xrd、fe-sem、等测试技术对复合材料的物相、显微结构、热学性能进行测试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]李宏,戚杰,于长军，等.组成对aln/mas微晶玻璃材料热导率的影响[j].武汉理工大学学报，2010，32（22):25-26

[2]yasemin d，esin g. crystallization behavior and properties of cordierte glass-ceramics with added boron oxide[j]. j ceram process res,2011,12(3):352

[3]张启龙，杨辉，孙慧萍，等.mgo-al2o3-sio2微晶玻璃介电特性[j].稀有金属材料与工程，2005,34（si):607