在現代電(dian)子技術迅猛發展的背景(jing)下，電(dian)子設(she)備的小型(xing)化、輕(qing)量化以(yi)及高(gao)性能化成為(wei)(wei)了(le)行(xing)業發展的必然趨勢(shi)。隨著這些需求的不斷(duan)增長，對電(dian)子器件的散熱性能提出了(le)更高(gao)的要(yao)求。氮(dan)化鋁陶瓷，作(zuo)為(wei)(wei)一(yi)種(zhong)具有(you)優(you)異熱導率和良(liang)好(hao)機械強(qiang)度(du)(du)的材料(liao)，成為(wei)(wei)了(le)解決電(dian)子器件散熱問(wen)題的關鍵材料(liao)之(zhi)一(yi)。特別(bie)是(shi)在高(gao)功率、高(gao)集(ji)成度(du)(du)的半導體芯片應用中，氮(dan)化鋁陶瓷基板(ban)的性能表現尤為(wei)(wei)關鍵。 

然(ran)而，材料(liao)的(de)機(ji)械性(xing)能，尤其(qi)是斷裂(lie)韌性(xing)，是決定(ding)其(qi)在(zai)實(shi)際應用(yong)中可靠性(xing)和(he)耐久性(xing)的(de)重要因(yin)素。斷裂(lie)韌性(xing)是衡量材料(liao)在(zai)存在(zai)裂(lie)紋或缺陷時，抵抗裂(lie)紋擴展的(de)能力，它直接關系(xi)到材料(liao)的(de)韌性(xing)和(he)結構的(de)完(wan)整(zheng)性(xing)。

本文科準測控(kong)小編(bian)旨在探(tan)討氮(dan)化(hua)鋁(lv)(lv)陶瓷(ci)表面斷裂韌度(du)的(de)測試(shi)方法，分析(xi)其(qi)在材料(liao)性(xing)能評價中的(de)作用，并探(tan)討如(ru)何(he)通過提高(gao)斷裂韌性(xing)來增強(qiang)氮(dan)化(hua)鋁(lv)(lv)陶瓷(ci)基板的(de)可(ke)靠性(xing)。

 

一、測試原理

氮(dan)化鋁陶瓷(ci)表面斷(duan)裂韌度測試通過施加外力(li)誘導裂紋擴展，測定材(cai)料抵抗裂紋失穩(wen)(wen)擴展的能力(li)，從(cong)而(er)評價其力(li)學(xue)穩(wen)(wen)定性(xing)。

二(er)、測試相關標準

ASTM C1421 - 陶(tao)瓷(ci)材料(liao)斷(duan)裂韌度(du)的標準測(ce)試方法(fa)。

ISO 15732 - 精細(xi)陶瓷裂紋導向法測定(ding)斷裂韌度。

ISO 23146 - 精細陶(tao)瓷斷(duan)裂韌度的(de)測試方法(fa)。

三、測試儀器(qi)

1、顯微維氏硬度計

 

2、定制壓縮(suo)工裝 

3、試驗條件

試驗(yan)溫度:室(shi)溫(wen)20°℃左右

加(jia)載載荷:HV1 (9.807N)

物(wu)鏡(jing)規格:40倍物(wu)鏡

保持時間:10秒(miao)

四(si)、 測試流程

步(bu)驟一、樣品前(qian)處理

將Φ22 mm、高20 mm的圓柱形試(shi)樣準(zhun)備好(hao)，頂部平面鑲嵌氮化(hua)鋁陶瓷(ci)片。在(zai)測試(shi)前，使用(yong)無紡布噴灑酒(jiu)精擦(ca)拭氮化(hua)鋁表面，確保表面氧化(hua)層被清除(chu)，以保證測試(shi)的準(zhun)確性。

步驟二(er)、設(she)備(bei)與試(shi)驗(yan)條件設(she)定

使用顯微(wei)維氏硬度計(ji)，配(pei)置40倍物鏡，加載載荷為HV1 (9.807N)，測試(shi)溫度保(bao)持在(zai)室(shi)溫20℃左右，加(jia)載保(bao)持時間為(wei)10秒。

步驟三、彈性率輸入

在硬度計的斷裂韌度測試選項中輸入氮化鋁陶瓷(ci)的彈性模(mo)量，設定為3.2×1011 Pa。

步驟四、加載與壓痕測量

將(jiang)HV1 (9.807N)的(de)載(zai)荷施加(jia)于氮化鋁陶(tao)瓷表面，并保(bao)持10秒，形成清晰的(de)壓痕。

步(bu)驟(zou)五、數(shu)據讀取與斷裂韌度(du)測量

首先讀取維(wei)氏(shi)硬度值(zhi)，然后(hou)切換至裂(lie)紋讀取模式，測量裂(lie)紋長度，得到斷裂(lie)韌度數值(zhi)。

 

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