[發(fā)明專利]一種氧化鋁陶瓷材料的制備方法及氧化鋁陶瓷基片

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110473355.2
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113185268B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設計）人: 高朋召;劉小磐;鄭航博;王垣力
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/64
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 胡凌云;馬強

本發(fā)明涉及一種氧化鋁陶瓷材料的制備方法及氧化鋁陶瓷基片，將微米級碳化硅粉末和微米級氧化鋁粉末按0.1?50:30?90的質量比混合，球磨，獲得漿料A，造粒，獲得粉料A，煅燒后，獲得粉料B；將粉料B與納米級氧化鋁粉末、燒結助劑混合，球磨，獲得漿料B，造粒后，壓制，獲得生坯；將生坯烘干后，燒結，獲得氧化鋁陶瓷材料。本發(fā)明通過添加SiC提高Al₂O₃基片的導熱系數(shù)、強度和斷裂韌性，提高了基片的抗熱沖擊性能；通過預包覆、中途保溫、低溫燒結實現(xiàn)了氧化性氣氛中燒結制備SiC顆粒強韌化的Al₂O₃基片；通過Al₂O₃原料粉的級配、燒結助劑添加以及SiC顆粒表面微量氧化形成的SiO₂，三者的協(xié)同作用，降低了燒結溫度。本發(fā)明工藝簡單穩(wěn)定，產(chǎn)品性能優(yōu)異，成本低，適宜推廣。

技術領域

本發(fā)明涉及一種氧化鋁陶瓷材料的制備方法及氧化鋁陶瓷基片，屬于陶瓷材料領域。

背景技術

電子封裝用基片是一種為電子元器件及其相互連接提供機械承載及支撐、氣密性保護和促進設備散熱的底座電子元件。陶瓷基片因具有強度高、絕緣性能好、介電常數(shù)較小、高頻特性好、熱膨脹系數(shù)小、熱導率高等優(yōu)點，而使其被廣泛用于航空、航天和軍事工程的產(chǎn)品封裝。目前開發(fā)的陶瓷基片材料主要有Al₂O₃、SiC、AlN、Si₃N₄和BeO等。相比其他材料，Al₂O₃具有原料來源豐富、價格低廉、強度高、硬度高、尺寸精度高，與金屬附著性良好等優(yōu)點，而被廣泛應用于電子工業(yè)，但導熱系數(shù)和斷裂韌性較低也限制了其進一步應用。通過增加基片中Al₂O₃的含量會提高其斷裂韌性和導熱系數(shù)，但效果不明顯，還會導致基片的燒成溫度增加和生產(chǎn)成本提高。

有文獻報道，可通過添加3Y-ZrO₂來顯著提高Al₂O₃陶瓷的斷裂韌性(如中國專利申請CN202010972402.3；隋育棟，氧化鋯增韌氧化鋁復相陶瓷制備工藝的研究進展科技創(chuàng)新與應用，2020,13期；曾峰，方海亮，王連軍，江莞.氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷的性能研究，廣東化工，2018年4期等)，但也會導致陶瓷的燒結溫度升高，同時熱膨脹系數(shù)增加；也有中國專利申請CN202011132985.5報道，可通過添加CeO₂來提高Al₂O₃陶瓷的斷裂韌性及導熱系數(shù)，但該專利申請并未提供具體的數(shù)據(jù)，效果無從得知。另外，也有專利報道，可通過添加高導熱系數(shù)的SiC晶須或顆粒來提高Al₂O₃陶瓷的斷裂韌性有很多報道(如CN201910448036.9、CN201811608753.5)，取得了顯著的效果，但上述材料均需要惰性氣氛或真空中燒結，顯著增加了生產(chǎn)成本。而且利用SiC添加來提高氧化鋁陶瓷導熱系數(shù)的文獻少見報道。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種氧化鋁陶瓷材料的制備方法，以獲得導熱性能好且力學性能優(yōu)異的氧化鋁陶瓷材料；本發(fā)明的目的之二在于提供一種氧化鋁陶瓷基片。

本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種氧化鋁陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：

S1、將微米級碳化硅粉末(μm-SiC)和微米級氧化鋁粉末(μm-Al₂O₃)按0.1-50:30-90的質量比混合，球磨，獲得漿料A；

其中，所述微米級碳化硅粉末的平均粒徑大于微米級氧化鋁粉末的平均粒徑；

S2、以S1獲得的漿料A為原料，造粒，干燥，獲得粉料A；

S3、將S2獲得的粉料A于500-1000℃條件下煅燒0.5-8h后，冷卻，獲得粉料B；可選的，隨爐冷卻；