[發(fā)明專利]復(fù)合氧化鋯粉體、氮化鋁陶瓷基板及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110800525.3
• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN113698201B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊雪蛟;付苒;譚毅成
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥商德應(yīng)用材料有限公司
• 主分類號: C04B35/488
• 分類號: C04B35/488;C04B35/628;C04B35/582;C04B35/622;B82Y40/00;B82Y30/00;H01L23/15;H01L21/48
• 代理公司: 華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 侯武嬌

本發(fā)明涉及一種復(fù)合氧化鋯粉體、氮化鋁陶瓷基板及其制備方法與應(yīng)用。該復(fù)合氧化鋯粉體包括內(nèi)核及包裹于內(nèi)核的殼層，內(nèi)核為納米氧化鋯，殼層為氧化鋁及氮化鋁的混合物。通過在納米氧化鋯表面包覆氧化鋁/氮化鋁殼層，避免氧化鋯粉體作為增韌劑加入氮化鋁陶瓷時，氧化鋯反應(yīng)生成雜質(zhì)而導(dǎo)致含量減少，達(dá)不到預(yù)期的增韌效果，因此能夠保證氧化鋯的增韌效果，同時由于氧化鋯表面包覆氧化鋁/氮化鋁殼層結(jié)構(gòu)，氧化鋯顆粒不易發(fā)生團(tuán)聚，因而能夠保證陶瓷制品性能均一性。采用上述復(fù)合氧化鋯粉體作為增韌劑得到的氮化鋁陶瓷基板在保證熱導(dǎo)率滿足半導(dǎo)體封裝基板使用要求的情況下，具有優(yōu)良的力學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合氧化鋯粉體、氮化鋁陶瓷基板及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體封裝基板是用于承載電子元件及其之間連線的，是一種具有良好絕緣性的基板。隨著半導(dǎo)體沿著大功率化、高頻化和集成化方向的發(fā)展，對于半導(dǎo)體封裝基板的材料要求也越來越高，例如要求其具有良好的絕緣性和抗擊穿能力、高的熱導(dǎo)率、與封裝材料匹配的熱膨脹系數(shù)、低的介電常數(shù)和低的介質(zhì)損耗等特性。

目前常用的半導(dǎo)體封裝用陶瓷基板材料主要有：氧化鈹基板、氧化鋁基板、氮化鋁基板和氮化硅基板。其中，氧化鈹基板雖然具有較高的熱導(dǎo)率，但是其粉體有毒，會引起中毒且造成環(huán)境污染。氧化鋁陶瓷基板是目前制作和加工技術(shù)最成熟的陶瓷基板材料，具有介電損耗低，電性能與溫度相關(guān)性低，機(jī)械強(qiáng)度較高，化學(xué)穩(wěn)定性好的優(yōu)點，但因其熱導(dǎo)率低，熱膨脹系數(shù)高，目前只能應(yīng)用與低端或者小功率器件。氮化硅陶瓷基板具有硬度大、強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù)小、高溫蠕動小、抗氧化性能好、熱腐蝕性能良好、摩擦系數(shù)小等諸多優(yōu)異性能，但是其制備工藝條件復(fù)雜苛刻，對設(shè)備要求極高，良品率較低且生產(chǎn)成本高。氮化鋁陶瓷基板的熱導(dǎo)率高，可達(dá)150W/(m·K)以上，且熱膨脹系數(shù)為(3.8～4.4)×10^-6/℃，與硅、碳化硅等半導(dǎo)體芯片材料的熱膨脹系數(shù)匹配性較好，但是氮化鋁陶瓷的力學(xué)性能較差，抗彎強(qiáng)度只有300MPa，在大電流、高溫度的使用環(huán)境下極容易發(fā)生損壞，從而對半導(dǎo)體壽命造成不良影響。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種具有較好的熱導(dǎo)率和力學(xué)性能的氮化鋁陶瓷基板及其制備方法與應(yīng)用。

此外，還提供一種用于氮化鋁陶瓷增韌的復(fù)合氧化鋯粉體及其制備方法。

本發(fā)明的一個方面，提供了一種復(fù)合氧化鋯粉體，所述復(fù)合氧化鋯粉體包括內(nèi)核及包裹于所述內(nèi)核的殼層，所述內(nèi)核為納米氧化鋯，所述殼層為氧化鋁及氮化鋁的混合物。

在其中一些實施例中，所述內(nèi)核與所述殼層的質(zhì)量比為1：(0.44～2.87)。

在其中一些實施例中，所述復(fù)合氧化鋯粉體的粒徑為60nm～130nm。

在其中一些實施例中，所述內(nèi)核的徑向尺寸為50nm～100nm，所述殼層的厚度為10nm～30nm。

本發(fā)明的另一方面，還提供了上述的復(fù)合氧化鋯粉體的制備方法，包括以下步驟：

將納米氧化鋯粉、氧化鋁前驅(qū)體、活性炭、分散劑及水混合均勻，得到懸浮液；

向所述懸浮液中加入pH調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)所述懸浮液的pH為7～8，靜置，過濾，干燥，得到第一混合粉體；

將所述第一混合粉體在氮氣氣氛下，1200℃～1600℃煅燒，得到第二混合粉體；

將所述第二混合粉體在空氣氣氛下，600℃～700℃煅燒，得到復(fù)合氧化鋯粉體。

在其中一些實施例中，所述氧化鋁前驅(qū)體選自無水AlCl₃、Al(NO₃)₃及Al₂(SO₄)₃中的一種。