[發(fā)明專利]高導(dǎo)熱稀土/AlN/微晶玻璃復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110145386.1
• 申請日: 2011-06-01
• 公開（公告）號: CN102336523A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李宏;程金樹;湯李纓;戚杰
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: C03C10/08
• 分類號: C03C10/08;C03C10/02;C09K5/14
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王守仁

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高導(dǎo)熱基板材料領(lǐng)域，特別是一種新型高導(dǎo)熱稀土/AlN/微晶玻璃復(fù)合材料；本發(fā)明還涉及這種新型復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

與傳統(tǒng)的玻璃相比較微晶玻璃具有機械強度大、硬度大、耐磨性好；具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性，能適應(yīng)惡劣的使用環(huán)境；電絕緣性能優(yōu)良，介電損耗小，介電常數(shù)穩(wěn)定等優(yōu)點，特別是其熱膨脹系數(shù)可以在很大范圍內(nèi)進行調(diào)整，因此在電子元件中得到了廣泛的應(yīng)用。如作為厚膜電容介質(zhì)、基板材料、包封材料、密封材料及焊接材料等。MgO-Al₂O₃-SiO₂（MAS）系微晶玻璃由于不含堿金屬氧化物，且MgO在玻璃中的性質(zhì)介于網(wǎng)絡(luò)外體氧化物和中間體氧化物之間，既具有斷網(wǎng)作用，能夠降低玻璃軟化點溫度，實現(xiàn)低溫?zé)Y(jié)，又具有一定的聚集作用，所以MAS系微晶玻璃有著較低的熱膨脹系數(shù)、優(yōu)良的機械性能、較小的介電常數(shù)和較低的介質(zhì)損耗。由于這些優(yōu)異的性能，MAS系微晶玻璃一直是人們的研究熱點。

當(dāng)微晶玻璃作為基板材料時，要求具有高的熱導(dǎo)率。而微晶玻璃基板的熱導(dǎo)率并不好，當(dāng)電熱元件在大功率、高溫運行時，熱導(dǎo)率低就有可能造成效率下降，造成設(shè)計成本的增加?，F(xiàn)階段開發(fā)的高熱導(dǎo)率陶瓷基板有AlN、SiC和BeO，其中BeO具有毒性，不利于環(huán)保；SiC介電常數(shù)偏高，不適宜作基板，所以AlN受到廣泛關(guān)注?，F(xiàn)有的AlN基板熱導(dǎo)率很高，熱導(dǎo)率是A1₂O₃的2~10倍。但AlN材料韌性差、機械強度低，燒結(jié)溫度至少要達到1600℃以上，適用范圍受到了很大限制。以AlN和MAS系堇青石基玻璃制備低溫?zé)Y(jié)材料，可以提高材料的導(dǎo)熱性能，獲得具有良好綜合性能的低溫?zé)Y(jié)基板材料。通過低溫?zé)釅簾Y(jié)制備的AIN/玻璃復(fù)合材料，達到了較為理想的導(dǎo)熱性能，熱導(dǎo)率可達到6W?/(m·K)左右。AlN/MAS系統(tǒng)微晶玻璃復(fù)合材料具有較好的介電性能等優(yōu)點，但存在燒結(jié)困難、熱導(dǎo)率不夠理想等問題。通過摻入稀土來制備AlN/微晶玻璃復(fù)合材料，可促進燒結(jié)致密，改善微晶玻璃晶相，提高AlN/微晶玻璃復(fù)合材料的綜合性能。

中國專利200610022007.9文獻介紹了“一種新型低燒玻璃陶瓷復(fù)合材料及其制備方法”。該復(fù)合材料采用氮化鋁和堇青石基玻璃在熱壓燒結(jié)條件下制備，用于先進電子封裝。

中國專利200710118465.7文獻介紹了“氮化鋁/硼硅酸鹽玻璃低溫共燒陶瓷基板材料及其制備方法”。該陶瓷基板材料采用SiO₂-B₂O₃-ZnO-Al₂O₃-Li₂O系玻璃與氮化鋁粉末在850~1050℃下熱壓低溫?zé)Y(jié)，可以在大功率器件、高密度封裝中使用。

中國專利200710029335.6文獻介紹了“基于微晶玻璃基板的厚膜電路電熱元件及其制備工藝”。?該電熱元件包括CaO-Al₂O₃-SiO₂-B₂O₃-La₂O₃系統(tǒng)和Li₂O-Al₂O₃-SiO₂-P₂O₃-La₂O₃系統(tǒng)微晶玻璃基片和以厚膜電路形式制備在基片上的電子漿料。

中國專利200810029435.3文獻介紹了“基于氮化鋁微晶陶瓷基板的稀土厚膜電路電熱元件及其制備工藝”。該電熱元件包括采用氮氣氣氛燒結(jié)制備的AlN-YF₃-Y₂O₃-CaF₂-La₂O₃-ZrO₂稀土微晶陶瓷基片和以厚膜電路形式制備在基片上的電子漿料。

未檢索到與稀土/AlN/微晶玻璃復(fù)合材料相同的專利。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種高導(dǎo)熱稀土/AlN/微晶玻璃復(fù)合材料，涉及一種稀土/AlN/微晶玻璃復(fù)合材料的組分配方及其制備方法，以便制備適于各種器件傳熱、散熱等用途的高導(dǎo)熱基板材料。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案：