一種高韌低膨脹系數(shù)的氮化鋁-碳化硅復(fù)合電路板基板材料及其制備方法
【專利說(shuō)明】 一種高韌低膨脹系數(shù)的氮化鋁-碳化硅復(fù)合電路板基板材
料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電路板用陶瓷基板材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高韌低膨脹系數(shù)的氮化招-碳化娃復(fù)合電路板基板材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子元器件功率和密度的增大，致使單位體積發(fā)熱量也隨之增加，對(duì)電路基板的綜合性能要求越來(lái)越高，其中陶瓷基板具備良好的綜合性能，在絕緣性、導(dǎo)熱性以及熱膨脹性、化學(xué)穩(wěn)定性等方面表現(xiàn)突出，逐漸被廣泛的應(yīng)用于基板材料中，其中沿用較久的主要是以氧化鋁、氧化鈹作為基板原料，然而這兩種材料存在熱導(dǎo)率低、有毒等缺陷，應(yīng)用受到限制，反之以氮化鋁、碳化硅作為基板材料在使用性能上則具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)。
[0003]雖然氮化鋁、碳化硅陶瓷基板的應(yīng)用前景廣闊，然而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中存在原料價(jià)格較為昂貴、高溫?zé)Y(jié)致密度低、生產(chǎn)過(guò)程繁瑣、原料利用率低、實(shí)際導(dǎo)熱率不盡如人意等等問(wèn)題，制約著這類材料的大規(guī)模使用，急需從原料配制及生產(chǎn)工藝上做進(jìn)一步的改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種高韌低膨脹系數(shù)的氮化招-碳化娃復(fù)合電路板基板材料及其制備方法。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種高韌低膨脹系數(shù)的氮化鋁-碳化硅復(fù)合電路板基板材料，該材料由以下重量份的原料制成:氮化鋁60-70、碳化硅15-20、季銨鹽類離子液體10-15、無(wú)水乙醇適量、氧化銦0.1-0.2、納米氧化鋯4-6、稀土鎢酸鹽0.5-0.8、硅烷偶聯(lián)劑kh550 1_2、異己二醇4_5、聚乙二醇2-3、燒結(jié)助劑6-8。
[0006]所述的燒結(jié)助劑由以下重量份的原料制成:高純硼粉2-3、冰晶石粉4-5、納米氮化鋁10-15、固含量為25-30%的氧化鋁溶膠10-15、乙酸0.01-0.02，燒結(jié)助劑的制備方法為:將所有原料全部投入球磨罐中，密閉滾動(dòng)球磨10-12h，球磨結(jié)束后將混合漿料取出，放入真空干燥烘箱中干燥，干燥溫度為80-100°C，完全干燥后冷卻至室溫，所得粉體球磨分散成粉體即得。
[0007]所述的制備方法為:
(1)先將氮化鋁、碳化硅、納米氧化鋯、氧化銦、季銨鹽離子液體、硅烷偶聯(lián)劑kh550、燒結(jié)助劑、混合后球磨分散20-25h，隨后加入其它剩余成分，繼續(xù)球磨分散10-12h，所得漿料的粘度控制在15000-20000cpS，最后將所得漿料經(jīng)過(guò)真空除泡處理后備用；
(2)將上述制備的漿料經(jīng)流延成型機(jī)，流延得到所需厚度的坯體，所得坯體在500-600°C條件下熱處理2-3h后將坯體送入真空電阻爐中，并在氮?dú)夂蜌錃饣旌蠚怏w氛圍下以1550-1680°C的溫度燒結(jié)3-4h，即得所述復(fù)合基板材料，其中氮?dú)夂蜌錃獾牧髁勘葹?:0.5-1 ο
[0008]本發(fā)明將氮化鋁和碳化硅粉體混合使用，綜合兩者的優(yōu)點(diǎn)，具備高的導(dǎo)熱和安全性，而以季銨鹽離子液體、無(wú)水乙醇、異己二醇制備的復(fù)合溶劑較之傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑表面張力更低，對(duì)粉體的浸潤(rùn)性更佳，得到的復(fù)合醇基流延漿料氣泡少，物料混合緊密均勻，流動(dòng)性好，易于成型，制得的坯體脫膠和燒結(jié)穩(wěn)定性更佳，加入的納米氧化鋯增韌補(bǔ)強(qiáng)效果顯著，再結(jié)合燒結(jié)助劑及其它原料，使得制備得到的材料燒結(jié)活性高，結(jié)構(gòu)細(xì)致緊密，不良雜質(zhì)含量少，導(dǎo)熱效率提高，可廣泛的用做多種電路板基板。
【具體實(shí)施方式】
[0009]該實(shí)施例的材料由以下重量份的原料制成:氮化鋁60、碳化硅15、季銨鹽類離子液體12、無(wú)水乙醇適量、氧化銦0.1、納米氧化鋯4、稀土鎢酸鹽0.5、硅烷偶聯(lián)劑kh550 1、異己二醇4、聚乙二醇2、燒結(jié)助劑6。
[0010]其中燒結(jié)助劑由以下重量份的原料制成:高純硼粉2、冰晶石粉4、納米氮化鋁10、固含量為25%的氧化鋁溶膠10、乙酸0.01，燒結(jié)助劑的制備方法為:將所有原料全部投入球磨罐中，密閉滾動(dòng)球磨10h，球磨結(jié)束后將混合漿料取出，放入真空干燥烘箱中干燥，干燥溫度為80°C，完全干燥后冷卻至室溫，所得粉體球磨分散成粉體即得。
[0011 ] 該實(shí)施例材料的制備方法為:
(1)先將氮化鋁、碳化硅、納米氧化鋯、氧化銦、季銨鹽離子液體、硅烷偶聯(lián)劑kh550、燒結(jié)助劑、混合后球磨分散20h，隨后加入其它剩余成分，繼續(xù)球磨分散10h，所得漿料的粘度控制在15000cpS，最后將所得漿料經(jīng)過(guò)真空除泡處理后備用；
(2)將上述制備的漿料經(jīng)流延成型機(jī)，流延得到厚度為3mm的坯體，所得坯體在500°C條件下熱處理2h后將坯體送入真空電阻爐中，并在氮?dú)夂蜌錃饣旌蠚怏w氛圍下以1550°C的溫度燒結(jié)3h，即得所述復(fù)合基板材料，其中氮?dú)夂蜌錃獾牧髁勘葹?:0.5。
[0012]該實(shí)施例制得的基板的性能測(cè)試結(jié)構(gòu)為:
體積密度:3.42g/cm3;彎曲強(qiáng)度:560MPa ;熱導(dǎo)率:168.5 (ff/m.k)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高韌低膨脹系數(shù)的氮化鋁-碳化硅復(fù)合電路板基板材料，其特征在于，該材料由以下重量份的原料制成:氮化鋁60-70、碳化硅15-20、季銨鹽類離子液體10-15、無(wú)水乙醇適量、氧化銦0.1-0.2、納米氧化鋯4-6、稀土鎢酸鹽0.5-0.8、硅烷偶聯(lián)劑kh550 1_2、異己二醇4-5、聚乙二醇2-3、燒結(jié)助劑6-8。2.如權(quán)利要求1所述的一種高韌低膨脹系數(shù)的氮化鋁-碳化硅復(fù)合電路板基板材料，其特征在于，所述的燒結(jié)助劑由以下重量份的原料制成:高純硼粉2-3、冰晶石粉4-5、納米氮化鋁10-15、固含量為25-30%的氧化鋁溶膠10-15、乙酸0.01-0.02，燒結(jié)助劑的制備方法為:將所有原料全部投入球磨罐中，密閉滾動(dòng)球磨10-12h，球磨結(jié)束后將混合漿料取出，放入真空干燥烘箱中干燥，干燥溫度為80-100°C，完全干燥后冷卻至室溫，所得粉體球磨分散成粉體即得。3.如權(quán)利要求1所述的一種高韌低膨脹系數(shù)的氮化鋁-碳化硅復(fù)合電路板基板材料及其制備方法，其特征在于，所述的制備方法為: (1)先將氮化鋁、碳化硅、納米氧化鋯、氧化銦、季銨鹽離子液體、硅烷偶聯(lián)劑kh550、燒結(jié)助劑混合后球磨分散20-25h，隨后加入其它剩余成分，繼續(xù)球磨分散10-12h，所得漿料的粘度控制在15000-20000cpS，最后將所得漿料經(jīng)過(guò)真空除泡處理后備用； (2)將上述制備的漿料經(jīng)流延成型機(jī)，流延得到所需厚度的坯體，所得坯體在500-600°C條件下熱處理2-3h后將坯體送入真空電阻爐中，并在氮?dú)夂蜌錃饣旌蠚怏w氛圍下以1550-1680°C的溫度燒結(jié)3-4h，即得所述復(fù)合基板材料，其中氮?dú)夂蜌錃獾牧髁勘葹?:0.5-1 ο
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高韌低膨脹系數(shù)的氮化鋁-碳化硅復(fù)合電路板基板材料，該材料將氮化鋁和碳化硅粉體混合使用，具備高的導(dǎo)熱和安全性，而以季銨鹽離子液體、無(wú)水乙醇、異己二醇制備的復(fù)合溶劑較之傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑表面張力更低，對(duì)粉體的浸潤(rùn)性更佳，得到的復(fù)合醇基流延漿料氣泡少，物料混合緊密均勻，流動(dòng)性好，易于成型，制得的坯體脫膠和燒結(jié)穩(wěn)定性更佳，加入的納米氧化鋯增韌補(bǔ)強(qiáng)效果顯著，再結(jié)合燒結(jié)助劑及其它原料，使得制備得到的材料燒結(jié)活性高，結(jié)構(gòu)細(xì)致緊密，不良雜質(zhì)含量少，導(dǎo)熱效率提高，可廣泛的用做多種電路板基板。
【IPC分類】C04B35/622, C04B35/582
【公開(kāi)號(hào)】CN105367076
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510706756
【發(fā)明人】王丹丹, 王樂(lè)平, 夏運(yùn)明, 涂聚友
【申請(qǐng)人】合肥龍多電子科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年10月27日