[發(fā)明專利]一種用于生產(chǎn)制備高導熱陶瓷基片的三元復合助燒劑

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310741490.6
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103755358A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬立斌;陶建兵;何竟宇;謝小榮
• 申請（專利權(quán)）人: 萊鼎電子材料科技有限公司
• 主分類號: C04B35/63
• 分類號: C04B35/63
• 代理公司: 北京一格知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種助燒劑，具體涉及一種生產(chǎn)制備高導熱陶瓷基片的復合助燒劑。

背景技術(shù)

現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展對材料的要求日益提高，?隨著電子器件和電子裝置中元器件的復雜性和密集性日益提高，對作為集成電路重要支柱的陶瓷基片提出了更高的要求，要求其具備良好的導熱性能。長期以來，絕大多數(shù)大功率混合集成電路的基板材料一直延用Al₂O₃和BeO陶瓷。但是Al₂O₃陶瓷的熱導率低，熱膨脹系數(shù)與Si不太匹配；BeO陶瓷雖然具有優(yōu)良的綜合性能，但其較高的生產(chǎn)成本和含有劇毒等缺點嚴重制約了它的應(yīng)用推廣。因此，從性能、成本和環(huán)境等方面逐漸反映出二者已不能完全滿足現(xiàn)代電子功率器件發(fā)展的需要。

氮化鋁陶瓷具有高的熱導率、低的介電常熟，與Si相匹配的熱膨脹系數(shù)、良好的絕緣性、熱化學穩(wěn)定性好、無毒等優(yōu)點成為高密度集成電路基板材料的最佳選擇。然而氮化鋁陶瓷屬于共價化合物，自擴散系數(shù)很小，難于燒結(jié)致密，且雜質(zhì)等各種缺陷的存在對其熱導率亦有很大的損害。

純凈的氮化鋁粉末在通常的燒結(jié)溫度下很難燒結(jié)致密，致密度不高的材料很難具有高的熱導率。通常采用以下三條途徑獲得致密、高性能的氮化鋁陶瓷：1）使用超細粉；2）熱壓或熱等靜壓燒結(jié)；3）引入燒結(jié)助劑。第一條途徑受粉體影響比較大，商業(yè)氮化鋁粉通常無法滿足要求，而且超細粉容易氧化、團聚；第二條途徑只能燒結(jié)形狀簡單的氮化鋁陶瓷材料，且能耗大；在工業(yè)上易于實現(xiàn)，且有可能獲得低成本高性能的氮化鋁陶瓷材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于生產(chǎn)制備高導熱陶瓷基片的三元復合助燒劑，能夠促進氮化鋁陶瓷致密化，提高熱導率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種用于生產(chǎn)制備高導熱陶瓷基片的三元復合助燒劑，其創(chuàng)新點在于：所述三元復合助燒劑由Al₂O₃、Y₂O₃和CaO組成。

除Y₂O₃和CaO單獨作用外，生成的第二晶界相呈不浸潤狀態(tài),隨燒結(jié)溫度提高或保溫時間延長,晶界相將由燒結(jié)體內(nèi)部向表面遷移，從而凈化晶界，提高熱導率。

Y₂O₃驅(qū)氧能力強，穩(wěn)定性好，與Al₂O₃反應(yīng)生成的第二晶相，減少氮化鋁顆粒表面和晶格中氧雜質(zhì)含量，提高燒結(jié)體導熱率的同時保護晶格的完整性。

CaO可以在較低溫度下與氧化鋁反應(yīng)形成液相，促進氮化鋁陶瓷致密化。

反應(yīng)生成的Y₃Al₅O₁₂和Ca₃Y₂O₆沉積在晶界處，降低了氮化鋁晶粒中的氧缺陷，從而提高熱導率。

進一步的，所述Al₂O₃、Y₂O₃和CaO的摩爾比為255:1000:84。

通過控制摩爾比，減少反應(yīng)過程中雜質(zhì)含量，提高熱導率。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過采用Al₂O₃、Y₂O₃和CaO三元復合助燒劑，在較低的燒結(jié)溫度下獲得高的熱導率，降低能耗，減少了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細說明。

實施例1

一種用于生產(chǎn)制備高導熱陶瓷基片的三元復合助燒劑的組成為?Al₂O₃、Y₂O₃和CaO，其摩爾比為255:1000:84。燒結(jié)溫度為1580℃，保溫時間3小時，得到的導電率為170W/m·k。

實施例2

一種用于生產(chǎn)制備高導熱陶瓷基片的三元復合助燒劑的組成為?Al₂O₃、Y₂O₃和CaO，其摩爾比為255:1000:84。燒結(jié)溫度為1620℃，保溫時間3小時，得到的導電率為173W/m·k。

對比例1