一種致密高穩(wěn)定性的氮化鋁-碳化硅復合電路板基板材料及其制備方法
【專利說明】 一種致密高穩(wěn)定性的氮化鋁-碳化硅復合電路板基板材料
及其制備方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及電路板用陶瓷基板材料技術領域，尤其涉及一種致密高穩(wěn)定性的氮化招-碳化娃復合電路板基板材料及其制備方法。
【背景技術】
[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，對電路基板的綜合性能要求越來越高，其中陶瓷基板具備良好的綜合性能，在絕緣性、導熱性以及熱膨脹性、化學穩(wěn)定性等方面表現(xiàn)突出，逐漸被廣泛的應用于基板材料中，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率低、有毒等缺陷，應用受到限制，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。
[0003]雖然氮化鋁、碳化硅陶瓷基板的應用前景廣闊，然而在實際生產(chǎn)過程中存在原料價格較為昂貴、高溫燒結致密度低、生產(chǎn)過程繁瑣、原料利用率低、實際導熱率不盡如人意等等問題，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)工藝上做進一步的改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種致密高穩(wěn)定性的氮化鋁-碳化硅復合電路板基板材料及其制備方法。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
一種致密高穩(wěn)定性的氮化鋁-碳化硅復合電路板基板材料，該材料由以下重量份的原料制成:氮化鋁60-70、碳化硅15-20、鋰輝石微粉8-10、氟硅酸鈉0.5-0.8、季銨鹽類離子液體10-15、無水乙醇適量、硅烷偶聯(lián)劑kh550 1-2、異己二醇4-5、聚乙二醇1_2、燒結助劑6-8。
[0006]所述的燒結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，密閉滾動球磨10-12h，球磨結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]所述的一種致密高穩(wěn)定性的氮化鋁-碳化硅復合電路板基板材料的制備方法為:
(1)先將氮化鋁、碳化硅、鋰輝石微粉、季銨鹽離子液體、硅烷偶聯(lián)劑kh550、燒結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，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，并在氮氣和氫氣混合氣體氛圍下以1650-1750°C的溫度燒結3-4h，即得所述復合基板材料，其中氮氣和氫氣的流量比為1:0.5-1 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，具備高的導熱和環(huán)保性，而以季銨鹽離子液體、無水乙醇等制備的復合溶劑較之傳統(tǒng)的有機溶劑表面張力更低，反應活性更高，對粉體的浸潤性佳，可使不同的物料均勻混合形成高效網(wǎng)狀結構，得到的復合醇基流延漿料流動性好，易于成型，氣泡少，坯體脫膠和燒結穩(wěn)定性更佳，加入的鋰輝石可有效提高復合材料的熱穩(wěn)定性，防止受熱遇冷開裂，再結合燒結助劑及其它原料，制備得到的基板薄片生產(chǎn)效率高，導熱性好，原料利用率高，產(chǎn)品經(jīng)濟高效，可廣泛的用做多種電路板基板。
【具體實施方式】
[0009]該實施例材料由以下重量份的原料制成:氮化鋁60、碳化硅15、鋰輝石微粉8、氟硅酸鈉0.5、季銨鹽類離子液體10、無水乙醇適量、硅烷偶聯(lián)劑kh550 1、異己二醇4、聚乙二醇1、燒結助劑6。
[0010]其中燒結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，密閉滾動球磨10h，球磨結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 ] 該實施例材料的制備方法為:
(1)先將氮化鋁、碳化硅、鋰輝石微粉、季銨鹽離子液體、硅烷偶聯(lián)劑kh550、燒結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，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，并在氮氣和氫氣混合氣體氛圍下以1680°C的溫度燒結3h，即得所述復合基板材料，其中氮氣和氫氣的流量比為1:0.5。
[0012] 該實施例制得的基板的性能測試結構為:
體積密度:3.68g/cm3;彎曲強度:562.4MPa ;熱導率:171.8 (ff/m.k)。
【主權項】
1.一種致密高穩(wěn)定性的氮化鋁-碳化硅復合電路板基板材料，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、鋰輝石微粉8-10、氟硅酸鈉0.5-0.8、季銨鹽類離子液體10-15、無水乙醇適量、硅烷偶聯(lián)劑kh550 1-2、異己二醇4-5、聚乙二醇1-2、燒結助劑6-8。2.如權利要求1所述的一種致密高穩(wěn)定性的氮化鋁-碳化硅復合電路板基板材料，其特征在于，所述的燒結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，密閉滾動球磨10-12h，球磨結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.如權利要求1所述的一種致密高穩(wěn)定性的氮化鋁-碳化硅復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、鋰輝石微粉、季銨鹽離子液體、硅烷偶聯(lián)劑kh550、燒結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，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，并在氮氣和氫氣混合氣體氛圍下以1650-1750°C的溫度燒結3-4h，即得所述復合基板材料，其中氮氣和氫氣的流量比為1:0.5-1 ο
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種致密高穩(wěn)定性的氮化鋁-碳化硅復合電路板基板材料，該材料將氮化鋁和碳化硅粉體混合使用，具備高的導熱和環(huán)保性，以季銨鹽離子液體、無水乙醇等制備的復合溶劑較之傳統(tǒng)的有機溶劑表面張力更低，反應活性更高，對粉體的浸潤性佳，可使不同的物料均勻混合形成高效網(wǎng)狀結構，得到的復合醇基流延漿料流動性好，易于成型，氣泡少，坯體脫膠和燒結穩(wěn)定性更佳，加入的鋰輝石可有效提高復合材料的熱穩(wěn)定性，防止受熱遇冷開裂，再結合燒結助劑及其它原料，制備得到的基板薄片生產(chǎn)效率高，導熱性好，原料利用率高，產(chǎn)品經(jīng)濟高效，可廣泛的用做多種電路板基板。
【IPC分類】C04B35/622, C04B35/632, C04B35/582, C04B35/626
【公開號】CN105384443
【申請?zhí)枴緾N201510706739
【發(fā)明人】王丹丹, 王樂平, 夏運明, 涂聚友
【申請人】合肥龍多電子科技有限公司
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年10月27日