高导热氮化铝基复相陶瓷的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103626497103626497A(43)申请公布日2014.03.12(21)申请号201310610679.1(22)申请日2013.11.27(71)申请人哈尔滨工业大学地址150000黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人王春青朱建东温广武(51)Int.Cl.C04B35/582(2006.01)C04B35/622(2006.01)权利要求书1页权利要求书1页说明书3页说明书3页(54)发明名称高导热氮化铝基复相陶瓷的制备方法(57)摘要高导热氮化铝基复相陶瓷的制备方法，涉及一种高导热陶瓷材料的制备方法。所述方法为：称取定量聚碳硅烷置于球磨罐中，加入适量的二甲苯，得到聚碳硅烷-二甲苯溶液；称取经表面改性的氮化铝粉体置于球磨罐中球磨混合，完成混合浆料制备；将混合浆料进行干燥，获得陶瓷预制体；将陶瓷预制体置于管式炉内在湿惰性气体保护下完成热处理。本发明所制备的AlN-莫来石复相陶瓷材料可以拥有AlN和莫来石相的优点，密度低、介电常数低，热导率可以达到5~170W/m·K，热膨胀系数小，可很好地与半导体材料相匹配，烧结制备温度低，并且所制备的陶瓷材料致密度高、成本小，可以满足陶瓷封装材料的需求，适合产业化生产。CN103626497ACN10362497ACN103626497A权利要求书1/1页1.高导热氮化铝基复相陶瓷的制备方法，其特征在于所述制备方法步骤如下：步骤一、称取定量聚碳硅烷置于球磨罐中，然后向球磨罐中加入适量的二甲苯，得到聚碳硅烷-二甲苯溶液，其中控制聚碳硅烷质量分数大于50%；步骤二、按照Si、Al原子比为1:1～1:30的比例称取经表面改性的氮化铝粉体，并置于球磨罐中，进行球磨混合，完成混合浆料制备；步骤三、将步骤二所获得的混合浆料进行干燥，获得陶瓷预制体；步骤四、将步骤三所获得的陶瓷预制体置于管式炉内完成热处理，所述热处理过程为：向管式炉内充入流动湿惰性气体，然后以1～5℃/min升温速率将管式炉加热到900～1400℃，保温0.5～2h，以2～4℃/min的降温速率降到500℃，最后自然冷却到室温。2.根据权利要求1所述的高导热氮化铝基复相陶瓷的制备方法，其特征在于所述步骤二中，球磨时间为1～48小时。3.根据权利要求1所述的高导热氮化铝基复相陶瓷的制备方法，其特征在于所述步骤三中，将所获得的陶瓷预制体球磨粉碎，然后将粉体钢模压制成型，得到陶瓷坯体，然后将所获得的陶瓷坯体置于管式炉内完成热处理。4.根据权利要求3所述的高导热基复相陶瓷的制备方法，其特征在于所述球磨粉碎时间为1～5h。5.根据权利要求1所述的高导热基复相陶瓷的制备方法，其特征在于所述步骤四中，流动湿气的流量控制在0.1～0.6L/min。6.根据权利要求1或5所述的高导热氮化铝基复相陶瓷的制备方法，其特征在于所述Si、Al原子比为1:8。7.根据权利要求1所述的高导热氮化铝基复相陶瓷的制备方法，其特征在于所述Si、Al原子比为1:10。8.根据权利要求1所述的高导热氮化铝基复相陶瓷的制备方法，其特征在于所述Si、Al原子比为1:15。9.根据权利要求1所述的高导热氮化铝基复相陶瓷的制备方法，其特征在于所述Si、Al原子比为1:20。10.根据权利要求1所述的高导热氮化铝基复相陶瓷的制备方法，其特征在于所述Si、Al原子比为1:25。2CN103626497A说明书1/3页高导热氮化铝基复相陶瓷的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种高导热陶瓷基板材料的制备方法，具体涉及一种AlN-莫来石复相陶瓷材料的制备方法。背景技术[0002]目前，电子器件陶瓷封装领域主要使用的陶瓷基板材料为Al2O3、莫来石、AlN、BN、Si3N4等。但是，随着电子器件功率增大和高密度封装快速发展，产业化快速发展，现有的陶瓷基板材料无法满足产业化对材料性能和制备成本的需求。因此，现有陶瓷封装材料存在诸多问题，比如Al2O3、莫来石热导率低无法实现高效散热，AlN、BN、Si3N4烧结制备温度高、成本高。发明内容[0003]为了满足陶瓷封装产品产业化需求，本发明提供了一种制备简单、烧结温度低、成本低廉的高导热氮化铝基复相陶瓷的制备方法。所制备的陶瓷材料晶相为AlN和莫来石，热导率高、介电损耗低、热膨胀系数与半导体材料匹配，可作为大功率器件或者大功率LED器件陶瓷基板使用，能够有效解决功率器件散热难题。[0004]本发明的高导热氮化铝基复相陶瓷的制备方法，包括如下步骤：步骤一、称取定量聚碳硅烷置于球磨罐中，然后向球磨罐中加入适量的二甲苯，得到聚碳硅烷-二甲苯溶液，其中控制聚碳硅烷质量分数大于50%；步骤二、按照Si、Al原子比为1:1～1:30