[發明專利]一種高強度氮化鋁陶瓷基板及其制備方法

有效

• 申請號: 202110324726.0
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113121244B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 楊大勝;施純錫;馮家偉
• 申請（專利權）人: 福建華清電子材料科技有限公司
• 主分類號: C04B35/582
• 分類號: C04B35/582;C04B35/622;C04B35/624;C04B35/626;C04B35/638;C04B35/64
• 代理公司: 泉州市誠得知識產權代理事務所(普通合伙) 35209
• 代理人: 賴開慧

本發明涉及陶瓷材料技術領域，提供一種高強度氮化鋁陶瓷基板及其制備方法，包括以下重量份的各原料：改性氮化鋁粉體78?85份、溶劑36?42份、分散劑1.2?2份、粘結劑8?11份和增塑劑2?4份；所述氮化鋁陶瓷基板依次經過球磨、真空發泡、流延成型、等靜壓成型、排膠、一次燒結、二次燒結工序制得。制備的氮化鋁陶瓷熱導率在180W/(m·K)以上，抗彎強度在520MPa以上，解決了現有技術氮化鋁陶瓷抗彎強度不高的問題。

技術領域

本發明涉及陶瓷材料技術領域，尤其涉及一種高強度氮化鋁陶瓷基板及其制備方法。

背景技術

隨著電子集成和封裝技術的快速發展，電子元器件和設備向小型化、微型化方向發展，對電子封裝材料的散熱性能提出了越來越高的要求。氮化鋁是一種具有優良導熱性能、較低介電常數和介電損耗、高體積電阻率、無毒以及與硅相近的熱膨脹系數等優良綜合性能的新興陶瓷材料。氮化鋁陶瓷的理論熱導率高達320W/(m·K)，是傳統電子封裝基板氧化鋁的5-10倍，而且耐高溫和腐蝕，其綜合性能好于氧化鋁和氧化鈹陶瓷，是新一代半導體基片和電子原件封裝材料的首選，在電子工業領域的應用前景十分廣闊。

由于實際生產的氮化鋁陶瓷熱導率與理論值相差甚遠，為此國內外研究人員主要集中研究提高氮化鋁陶瓷熱導率，進行了大量試驗，例如中國專利申請號：201510276618.5公開了一種高導熱氮化鋁陶瓷的制備方法，所述高導熱氮化鋁陶瓷以氮化鋁粉體為基本原料，采用稀土金屬氟化物EuF₃、LaF3、SmF₃或其混合物為燒結助劑，燒結助劑稀土氟化物的加入量為氮化鋁粉末質量的2-8％，經濕磨混合、干燥、成形、脫脂、燒結形成氮化鋁陶瓷，所得氮化鋁陶瓷熱導率大于200W/(m·K)。但在實際應用過程中，除了要求氮化鋁陶瓷具有高熱導率外，有些應用領域還要求氮化鋁陶瓷具有較高的抗彎強度，上述專利公開高導熱氮化鋁陶瓷抗彎強度僅為300-350MPa，限制了AlN陶瓷更廣泛的應用。

發明內容

因此，針對以上內容，本發明提供一種高強度氮化鋁陶瓷基板，解決現有技術氮化鋁陶瓷抗彎強度不高的問題。

本發明的另一個目的在于提供該高強度氮化鋁陶瓷基板的制備方法。

為達到上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種高強度氮化鋁陶瓷基板，包括以下重量份的各原料：改性氮化鋁粉體78-85份、溶劑36-42份、分散劑1.2-2份、粘結劑8-11份和增塑劑2-4份；

所述改性氮化鋁粉體按以下方法制備而成：(1)將硫酸鋁、檸檬酸、甘氨酸、鋁粉、硝酸鑭依次加入去離子水中，攪拌混合均勻形成溶膠，在80-90℃下烘干24-36h，得到凝膠；(2)將混合料裝入氧化鋁坩堝內，并置于馬弗爐中，在氮氣條件下升溫至200-280℃，保溫20-40min，得到蓬松的初級粉末；(3)將蓬松的初級粉末在1400-1500℃下煅燒2.5-4.5h，得到氮化鋁粗品；(4)將氮化鋁粗品在640-680℃下進行脫碳處理，研磨后得到氮化鋁粉體；(5)將氮化鋁粉體在空氣中加熱至800℃，并保溫2h，冷卻后得到改性氮化鋁粉末。

進一步的改進是：所述硫酸鋁、檸檬酸、甘氨酸、鋁粉、硝酸鑭、去離子水的質量比為35-38：40-45：8-10：1-3：0.2-0.6：165-185。

進一步的改進是：所述脫碳處理的時間為150-250min。

進一步的改進是：所述溶劑由丙酮和異丙醇按質量比30-50：50-70組成。

進一步的改進是：所述分散劑為聚丙烯酸銨、蓖麻油、磷酸酯類分散劑中的任意一種。

進一步的改進是：所述粘結劑由乙基纖維素、聚丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物按質量比28-32：12-18：3-6組成。

進一步的改進是：所述增塑劑為鄰苯二甲酸二甲酯和聚乙二醇的混合物。