[發明專利]一種高導熱氮化鋁陶瓷散熱基片及其制備方法

有效

• 申請號: 201210012338.X
• 申請日: 2012-01-16
• 公開（公告）號: CN103204682A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 馮斌;周耀;劉桔英;宋家濱;王玉梅
• 申請（專利權）人: 佛山市陶瓷研究所有限公司;佛山市南海金剛新材料有限公司
• 主分類號: C04B35/581
• 分類號: C04B35/581;C04B35/582;C04B35/622
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;顏希文

技術領域

本發明涉及氮化鋁陶瓷的加工制作技術領域，特別涉及一種高導熱氮化鋁陶瓷散熱基片及其制備方法。

背景技術

氮化鋁陶瓷具有高的熱導率、低的介電常數和介電損耗、可靠的電絕緣性、耐高溫、耐腐蝕、無毒、良好的力學性能以及與硅相匹配的熱膨脹系數等一系列優良性能，既可適用于作為功能陶瓷材料，如集成電路的基片和封裝材料；又可適用于結構材料，如用于在高溫和腐蝕性環境中使用的構件。氮化鋁陶瓷已經成為現代新材料領域的研究熱點之一，受通訊和電子器件領域的重視。

近年來，國內外對氮化鋁的研究已經有較大的進展，開發出高導熱率的氮化鋁陶瓷基片，其中了解到的Tokuyama?,?NTK.?TOSHIBA等公司已開發出>180?w/m.k氮化鋁陶瓷基片，且已投入市場。

目前有一種用流延法制造高熱導率集成電路氮化鋁陶瓷基片的方法如下：

1)首先在氮化鋁粉中按比例加入燒結助劑，攪拌均勻；

2)在粉體中加入增塑劑、懸浮劑、粘合劑和溶劑后，經振磨，制成漿料；

3)將上述漿料通過流延成形機制成陶瓷坯帶，然后烘干后成固體坯帶，將坯帶裁制成坯片;

4)燒結；

5)冷卻后即制成氮化鋁陶瓷基片。

采用流延法制造高熱導率氮化鋁陶瓷基片，容易造成氮化鋁陶瓷的熱導率降低，除了與氮化鋁粉體質量有關，還與所用添加劑，燒結技術有很大的影響。其添加較多的燒結添加劑，在較低溫度下形成液相，通過液相燒結機制完成氮化鋁陶瓷的致密化。但是過多的添加劑，往往會形成包裹氮化鋁晶粒的第二相，使得氮化鋁陶瓷的性能下降。

發明內容

本發明實施例所要解決的技術問題在于，提供一種高導熱氮化鋁陶瓷散熱基片及其制備方法，在控制添加劑的用量下，利用振動熱壓燒結工藝制備陶瓷散熱基片。所得陶瓷散熱基片不但導熱率可高達200~260?W/(m·K)，而且結構致密，生產效率高、降低燒結難度、產品后續加工簡單。

為達到上述技術效果，本發明實施例提供了一種高導熱氮化鋁陶瓷散熱基片，所述高導熱氮化鋁陶瓷散熱基片為采用氮化鋁為主要原料，通過振動熱壓燒結制備而得的熱導率為200~260?W/(m·K)的陶瓷散熱基片。

作為上述方案的改進，所述振動熱壓燒結的燒結溫度為?1600~1900℃，壓力為8~50T，振動頻率為0~4次/秒，振動幅度為0.1~10噸。?

作為上述方案的改進，其以質量份計的主要原料配方如下：

氮化鋁??????????????90~99.8%

氧化釔??????????????0.1~5%

粘合劑??????????????0.1~5%；

所述氮化鋁的平均粒徑為0.8~13.0μm；

所述粘合劑為聚乙烯醇縮丁醛。

作為上述方案的改進，所述高導熱氮化鋁陶瓷散熱基片的致密度為3.2~3.5?g/cm³。

相應地，本發明實施例提供了一種高導熱氮化鋁陶瓷散熱基片的制備方法，依次包括以下步驟：

將經過初步處理的坯料通過壓力機干壓成型；

將經過干壓成型的所述坯料通過真空脫脂爐進行脫脂處理；

將經過脫脂的所述坯料通過振動熱壓燒結爐，在燒結溫度為?1600~1900℃，壓力為8~50T，振動頻率為0~4次/秒、振動幅度為0.1~10噸的條件下進行燒成，得到初成品；

將所述初成品保溫保壓0.5~8小時，隨爐冷卻得到氮化鋁陶瓷散熱基片。

作為上述方案的改進，將經過脫脂的所述坯料通過所述振動熱壓燒結爐，在流動氮氣氣氛中進行燒成；

所述氮氣的流速為1~8L/min。

作為上述方案的改進，在將經過干壓成型的所述坯料通過真空脫脂爐進行脫脂處理的步驟之后，將經過脫脂的所述坯料通過振動熱壓燒結爐的步驟之前，還包括：

將經過脫脂的所述坯料裝入石墨模具中；

所述石墨模具設有氮化硼隔離保護層。

作為上述方案的改進，所述壓力機的成型壓力為10~250MPa；

所述真空脫脂爐的脫脂處理溫度為25~1500℃；

所述經過干壓成型的坯料在所述真空脫脂爐中脫脂處理時間為8~30小時。

作為上述方案的改進，在將經過初步處理的坯料通過壓力機干壓成型的步驟之前，還包括：

稱量制造氮化鋁陶瓷散熱基片所需的主要原料；

將所述原料添加酒精后進行球磨處理15~30小時；