질화알루미늄(AlN)에 BN과 MgO를 첨가함에 따른 소결성 및 물리적 특성연구
- 발행기관 강릉원주대학교
- 지도교수 윤상옥
- 발행년도 2017
- 학위수여년월 2017. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 재료공학과
- 세부전공 전자재료
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/kangnung/000000009913
- 본문언어 한국어
- 저작권 강릉원주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
최근 반도체 시장의 급격한 성장과 고집적화를 위한 회로선폭 미세화 구현을 위한 노력이 대두되고 있다. 이러한 반도체 시장의 요구를 해결하기 위해 쳄버 환경 또한 극한 환경이다. 그로인하여 극한 환경속에서 사용 가능한 소재의 필요성도 증대되고 있다. 그 중에 질화 알루미늄(AlN)은 이론 열전도도가 320 W/m․K로 열전도성이 우수하고, 실리콘과 유사한 열팽창계수를 가지고 있어 반도체 공정용 히터 및 정전척을 재조하는 재료로서 각광 받고 있다. 그러나 질화알루미늄은 취성이 강해 기계 가공 시에 균열의 전파가 일어나며, 세라믹스의 가공으로 인한 제조비용 상승의 원인이 되기도 한다. 이러한 특성을 제어하기 위해 질화알루미늄에 첨가하여 기계가공시 균열전파파를 제어하기 위한 재료중의 하나가 h-BN이다. 본 연구에서는 반도체용으로 사용가능한 AlN 소재를 위해 열전도율 및 전기적 특성은 유지하면서 기계가공성을 계선하기 위해 주성분인 Aluminum Nitride 분말 일본, Tokuyama社의 H grade(순도 : 99.15%, 평균입도 : 2.9 ㎛) powder를 사용하였고, 첨가분말은 h-BN(고순도화학, 순도 : 99%)을 사용하였다. 소결조제로는 고순도화학社(일본) Y2O3(일본), MgO,(고순도화학, 일본)를 사용하였으며 BN 첨가량에 따른 변화는 화학식 (1-x)AlN+xBN, BN5 조성에 MgO 첨가량에 따른 변화는 (95AlN+5BN)+xMgO의 조성으로 진행하였다. 연구결과 BN은 고용되지 않고 입계상에 존재하고 있으며 BN함량이 5 vol%까지는 소결수축률, 밀도 변화가 크지 않았고 가공성은 개선되었으나, BN10 vol%에서는 수출률과 밀도가 현저히 떨어지고 가공성 또한 나빠지는 경향을 보였다. 또한 BN 5 vol%에 MgO를 0.5, 1.0, 2.0 vol% 과잉으로 첨가시 소결수축률, 밀도변화는 적었다. 또한 전기적 특성을 고려하면 MgO는 1.0 vol%까지 첨가가 가능할 것으로 판단된다.
more목차
제 1 장 서 론
제 2 장 이론적 배경
제 2-1 절 AlN 분말합성 및 특성
제 2-2 절 AlN, BN 결정구조 및 특성
제 2-3 절 AlN의 열적 특성
제 2-4 절 AlN의 전기적 특성
제 2-5 절 AlN의 소결
제 2-5-1 절 AlN의 소결조제
제 2-6 절 AlN 소결체의 응용
제 2-6-1 절 AlN Heater
제 2-6-2 절 ESC
제 3 장 실험방법
제 3-1 절 세라믹 분말 조성
제 3-2 절 세라믹 분말 혼합
제 3-3 절 성형 시편 제작
제 3-4 절 특성 측정 및 분석
제 3-4-1 절 수축률 및 밀도측정
제 3-4-2 절 미세구조 및 XRD분석
제 3-4-3 절 유전특성 측정
제 3-4-4 절 기계적특성 측정
제 3-4-5 절 열전도율 측정
제 3-4-6 절 소결 시편 가공
제 4 장 결과 및 고찰
제 4-1 절 AlN 세라믹의 BN첨가 효과
제 4-1-1 절 BN 첨가량에 따른 수축률 및 밀도
제 4-1-2 절 BN 첨가량에 따른 XRD분석
제 4-1-3 절 BN 첨가량에 따른 미세구조 및 정성,정량분석
제 4-2 절 AlN 세라믹의 MgO첨가 효과
제 4-2-1 절 MgO 첨가량에 따른 수축률 및 밀도
제 4-2-2 절 MgO 첨가량에 따른 XRD분석
제 4-2-3 절 MgO 첨가량에 따른 미세구조 및 정성,정량분석 제 4-3 절 소결체의 물성 평가
제 4-3-1 절 비커스 경도
제 4-3-2 절 열전도도 분석
제 4-3-3 절 유전율 및 유전손
제 4-3-4 절 가공성 평가
제 5 장 결 론
제 6 장 참 고 문 헌
