CN101723673B - 一种高导热AlN电子陶瓷基片的生产方法 - Google Patents

一种高导热AlN电子陶瓷基片的生产方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101723673B
CN101723673B CN 200910227419 CN200910227419A CN101723673B CN 101723673 B CN101723673 B CN 101723673B CN 200910227419 CN200910227419 CN 200910227419 CN 200910227419 A CN200910227419 A CN 200910227419A CN 101723673 B CN101723673 B CN 101723673B
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
ceramic substrate
thermal conductivity
ball milling
electronic ceramic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN 200910227419
Other languages
English (en)
Other versions
CN101723673A (zh
Inventor
王玉江
罗伟
蔡泽
张战营
刘东安
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LUOYANG SHENJIA KILN CO Ltd
Luoyang Institute of Science and Technology
Original Assignee
LUOYANG SHENJIA KILN CO Ltd
Luoyang Institute of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LUOYANG SHENJIA KILN CO Ltd, Luoyang Institute of Science and Technology filed Critical LUOYANG SHENJIA KILN CO Ltd
Priority to CN 200910227419 priority Critical patent/CN101723673B/zh
Publication of CN101723673A publication Critical patent/CN101723673A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101723673B publication Critical patent/CN101723673B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

本发明公开一种高导热AIN电子陶瓷基片的生产方法，所述的以AIN粉体为基本原料，选用合适的辅料、有机溶剂，形成混合粉料，进行成型、干燥、烧成等生产，具体生产工艺流程如下：配料：将AIN粉和烧结助剂按一定重量配比混合，溶于适量的有机溶剂中，置于圆形滚筒中；混合球磨：混合的粉料在转速为300～600rad/s的滚筒中球磨48～60小时；除泡过筛、流延成型、排胶、烧成；本发明生产的高导热AIN电子陶瓷基片可以用激光切割成各种所需形状和大小，并按照要求进行划线处理。具有生产工艺稳定、产品质量可靠、性能较好，并且适用于低成本生产的一种高导热AIN电子陶瓷基片的工业化生产方式。

Description

一种高导热AlN电子陶瓷基片的生产方法
技术领域
本发明属于精细陶瓷材料技术领域，特别涉及规模化、工业化的一种高导热AlN电子陶瓷基片的生产方法。
背景技术
随着微电子技术和信息技术中电子元器件的复杂性和集成度日益提高，对电子基片材料的性能特别是散热性能提出了更高的要求。常用的陶瓷基片材料有Al2O3、AlN、SiC、BeO、莫来石、玻璃陶瓷等，其中，AlN陶瓷比常用的Al2O3陶瓷的热导率高一个数量级、具有与氧化被和碳化硅接近的高热导率、具有较低的介电常数和介电损耗、具有与硅相匹配的热膨胀系数、无毒的优良特性，具有良好的使用价值和应用前景。目前AlN陶瓷基片的生产方法主要是干压法和流延法等，其中干压法工艺简单，投资少，下作强度低，但是干压法生产的基片厚度较大(一般大于1mm)、基片面积较小且不均匀，特别是生产的陶瓷基片散热性能较差(一般小100K/m·K)，不适合工业化生产，因此要实现大规模工业化生产一般采用有机溶剂流延法来生产AlN陶瓷基片，但也存在生产成本较高，产品性能随工艺波动较大，成品率不高等不足之处。
发明内容
为克服目前采用干压法和流延法生产AlN陶瓷基片的现有技术不足，本发明的目的是提供一种高导热AlN电子陶瓷基片的生产方法。具有生产AlN陶瓷基片的工艺稳定、产品质量可靠、性能较好，并且生产成本较低。
为实现上述发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：
一种高导热AlN电子陶瓷基片的生产方法，所述的以AlN粉体为基本原料，选用合适的辅料、有机溶剂，形成混合粉料，进行成型、干燥、烧成等生产，具体生产工艺流程如下：
(1)配料：将AlN粉和烧结助剂按一定重量配比混合，溶于适量的有机溶剂中，置于圆形滚筒中，加入分散剂、增塑剂，球磨，并在球磨过程中加入少量粘结剂；
(2)混合球磨：混合的粉料在转速为300～600rad/s的滚筒中球磨48～60小时，混合后得到的陶瓷浆体粘度在1500～3000CPS；
(3)除泡，过筛：将球磨好的陶瓷浆料利用真空泵进行真空脱泡，消除球磨中混入浆体的空气，经真空脱泡出来的浆料，过100～400m筛网，取筛下浆料，筛上料返回球磨筒中；
(4)流延成型：经真空脱泡和过筛处理的浆体，在流延机上进行刮片成0.5～2mm厚的基片素坯，将素坯从流延机上脱模，并经100～200℃的热风干燥，形成具有一定强度和柔韧性的素坯片；
(5)排胶：将干燥后的素坯片送入特制排胶炉中，分段排胶，最高温度500～700℃，排胶炉分为3～5个温度阶段，排胶时间8～12小时，排胶后得到坯片；
(6)烧成：将坯片送入气氛烧结炉，在0.3～1的氮气气氛保护中，在1700℃～1900℃温度下，烧结2～6个小时；
(7)切割、划线：烧成好的高导热AlN电子陶瓷基片可以用激光切割成各种所需形状和大小，并按照要求进行划线处理。
所述的一种高导热AlN电子陶瓷基片的生产方法，所述混合粉料重量配比如下：
粉料：35～60wt％，粉料包括：AlN粉 85％～97wt％+烧结助剂3％～15wt％；
有机溶剂：30～50wt％；
分散剂：0.5～2wt％；
增塑剂：3～10wt％；
粘结剂：5～10wt％；
所述的一种高导热AlN电子陶瓷基片的生产方法，所述高导热AlN电子陶瓷基片，具有体积密度为3.30～3.40(g/cm3)、热导率为120～170(w/m·k)线膨胀系数为4.3～4.5(10-6/℃)。
由于采用如上所述上的技术方案，本发明具有如下所述的优越性：
该高导热AlN电子陶瓷基片的生产方法，基于有机溶剂流延法的生产方式，具有生产工艺稳定、产品质量可靠、性能较好，并且适用于低成本生产的一种高导热AlN电子陶瓷基片的工业化生产方式。
附图说明
图1为高导热AlN电子陶瓷基片的生产工艺流程图；
具体实施方式
下面通过具体实施方案进一步阐述本发明：
实施方式一
如图1所示：该高导热AlN电子陶瓷基片的生产方法，以AlN粉体为基本原料，选用合适的辅料、有机溶剂，形成混合粉料，进行成型、干燥、烧成等生产，具体生产工艺流程如下：
(1)配料：将AlN粉和烧结助剂按一定重量配比混合，溶于适量的有机溶剂中，置于圆形滚筒中，加入分散剂、增塑剂，球磨，并在球磨过程中加入少量粘结剂。
本发明方法中，粉料重量配比如下：
粉料：45％AlN粉重量百分比为96％+烧结助剂(Y2O3)重量百分比为4％
有机溶剂：重量百分比为35％
分散剂：重量百分比为2％
增塑剂：重量百分比为10％
粘结剂：重量百分比为8％
(2)混合球磨：混合的粉料在转速为300rad/s的滚筒中球磨48小时，混合后得到的陶瓷浆体粘度在1700CPS。
(3)除泡，过筛：将球磨好的陶瓷浆料利用真空泵进行真空脱泡，消除球磨中混入浆体的空气，经真空脱泡出来的浆料，过150m筛网，取筛下浆料，筛上料返回球磨筒中。
(4)流延成型：经真空脱泡和过筛处理的浆体，在流延机上进行刮片成0.5mm厚的基片素坯。将素坯从流延机上脱模，并经200℃的热风干燥，形成具有一定强度和柔韧性的素坯片。
(5)排胶：将干燥后的素坯片送入特制排胶炉中，分段排胶，排胶温度700℃，排胶炉分为4个温度阶段，排胶10个小时得到坯片。
(6)烧成：将坯片送入气氛烧结炉中，在1个大气压的氮气保护中，在1850℃温度下，保温5个小时，断电冷却，取出即可得到陶瓷基片。
得到的AlN电子陶瓷基片的性能如下：
  性能   指标
  体积密度(g/cm3)   3.35
  热导率(w/m·k)   170
  线膨胀系数(10-6/℃)   4.3
  抗弯强度(Mpa)   350
  体电阻率(Ω·cm)   1014
  介电常数(1MHz)   8.8
  介质损耗(1MHz)   3×10-4
  表面粗糙度(μm)   0.3
实施方式二
以AIN粉体为基本原料，选用合适的辅料、有机溶剂，形成混合粉料，进行成型、干燥、烧成等生产，具体生产工艺流程如下：
(1)配料：将AIN粉和烧结助剂按一定重量配比混合，溶于适量的有机溶剂中，置于圆形滚筒中，加入分散剂、增塑剂，球磨，并在球磨过程中加入少量粘结剂。
本发明方法中，粉料重量配比如下：
粉料：35％AIN粉重量百分比为97％+烧结助剂(Y2O3)重量百分比为3％
有机溶剂：重量百分比为55％
分散剂：重量百分比为1％
增塑剂：重量百分比为3％
粘结剂：重量百分比为6％
(2)混合球磨：混合的粉料在转速为300rad/s的滚筒中球磨48小时，混合后得到的陶瓷浆体粘度在1600CPS。
(3)除泡，过筛：将球磨好的陶瓷浆料利用真空泵进行真空脱泡，消除球磨中混入浆体的空气，经真空脱泡出来的浆料，过150m筛网，取筛下浆料，筛上料返回球磨筒中。
(4)流延成型：经真空脱泡和过筛处理的浆体，在流延机上进行刮片成0.5mm厚的基片素坯。将素坯从流延机上脱模，并经200℃的热风干燥，形成具有一定强度和柔韧性的素坯片。
(5)排胶：将干燥后的素坯片送入特制排胶炉中，分段排胶，排胶温度650℃，排胶炉分为4个温度阶段，排胶12个小时得到坯片。
(6)烧成：将坯片送入气氛烧结炉中，在1个大气压的氮气保护中，在1700℃温度下，保温2个小时，断电冷却，取出即可得到陶瓷基片。得到的AlN电子陶瓷基片的性能如下：
  性能   指标
  体积密度(g/cm3)   3.31
  热导率(w/m·k)   120
  线膨胀系数(10-6/℃)   4.4
实施方式三
以AlN粉体为基本原料，选用合适的辅料、有机溶剂，形成混合粉料，进行成型、干燥、烧成等生产，具体生产工艺流程如下：
(1)配料：将AlN粉和烧结助剂按一定重量配比混合，溶于适量的有机溶剂中，置于圆形滚筒中，加入分散剂、增塑剂，球磨，并在球磨过程中加入少量粘结剂。
本发明方法中，粉料重量配比如下：
粉料：55％AlN粉重量百分比为90％+烧结助剂(Y2O3)重量百分比为10％
有机溶剂：重量百分比为30％
分散剂：重量百分比为1％
增塑剂：重量百分比为8％
粘结剂：重量百分比为6％
(2)混合球磨：混合的粉料在转速为300rad/s的滚筒中球磨48小时，混合后得到的陶瓷浆体粘度在2800CPS。
(3)除泡，过筛：将球磨好的陶瓷浆料利用真空泵进行真空脱泡，消除球磨中混入浆体的空气，经真空脱泡出来的浆料，过150m筛网，取筛下浆料，筛上料返回球磨筒中。
(4)流延成型：经真空脱泡和过筛处理的浆体，在流延机上进行刮片成0.5mm厚的基片素坯。将素坯从流延机上脱模，并经200℃的热风干燥，形成具有一定强度和柔韧性的素坯片。
(5)排胶：将干燥后的素坯片送入特制排胶炉中，分段排胶，排胶温度650℃，排胶炉分为4个温度阶段，排胶12个小时得到坯片。
(6)烧成：将坯片送入气氛烧结炉中，在1个大气压的氮气保护中，在1900℃温度下，保温6个小时，断电冷却，取出即可得到陶瓷基片。
得到的AlN电子陶瓷基片的性能如下：
  性能   指标
  体积密度(g/cm3)   3.33
  热导率(w/m·k)   140
  线膨胀系数(10-6/℃)   4.5

Claims (2)

1.一种高导热AlN电子陶瓷基片的生产方法，其特征在于：所述的陶瓷基片以氮化铝AlN粉体为基本原料，选用合适的辅料、有机溶剂，形成混合粉料，进行成型、干燥、烧成生产，具体生产工艺流程如下：
(1)配料：将氮化铝AlN粉和烧结助剂按一定重量配比混合，溶于适量的有机溶剂中，置于圆形滚筒中，加入分散剂、增塑剂，球磨，并在球磨过程中加入少量粘结剂；
(2)混合球磨：混合的粉料在转速为300～600rad/s的滚筒中球磨48～60小时，混合后得到的陶瓷浆体粘度在1500～3000CPS；
(3)除泡，过筛：将球磨好的陶瓷浆料利用真空泵进行真空脱泡，消除球磨中混入浆体的空气，经真空脱泡出来的浆料，通过100～400m的筛网，取筛下浆料，筛上料返回球磨筒中；
(4)流延成型：经真空脱泡和过筛处理的浆体，在流延机上进行刮片成0.5～2mm厚的基片素坯，将素坯从流延机上脱模，并经100～200℃的热风干燥，形成具有一定强度和柔韧性的素坯片；
(5)排胶：将干燥后的素坯片送入特制排胶炉中，分段排胶，最高温度500～700℃，排胶炉分为3～5个温度阶段，排胶时间8～12小时，排胶后得到坯片；
(6)烧成：将坯片送入气氛烧结炉，在0.3至1个大气压的氮气气氛保护中，在1700℃～1900℃温度下，烧结2～6个小时；
(7)切割、划线：烧成好的高导热氮化铝AlN电子陶瓷基片用激光切割成各种所需形状和大小，并按照要求进行划线处理；
其中，所述混合粉料重量配比如下：
粉料：35～60wt％，粉料包括：氮化铝AlN粉85％～97wt％+烧结助剂3％～15wt％；
有机溶剂：30～50wt％；
分散剂：0.5～2wt％；
增塑剂：3～10wt％；
粘结剂：5～10wt％。
2.根据权利要求1所述的高导热AlN电子陶瓷基片的生产方法，其特征在于：所述高导热氮化铝AlN电子陶瓷基片，具有体积密度为3.30～3.40g/cm3、热导率为120～170w/m·k，线膨胀系数为4.3×10-6～4.5×10-6℃-1。
CN 200910227419 2009-12-10 2009-12-10 一种高导热AlN电子陶瓷基片的生产方法 Expired - Fee Related CN101723673B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200910227419 CN101723673B (zh) 2009-12-10 2009-12-10 一种高导热AlN电子陶瓷基片的生产方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200910227419 CN101723673B (zh) 2009-12-10 2009-12-10 一种高导热AlN电子陶瓷基片的生产方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101723673A CN101723673A (zh) 2010-06-09
CN101723673B true CN101723673B (zh) 2013-03-20

Family

ID=42445319

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200910227419 Expired - Fee Related CN101723673B (zh) 2009-12-10 2009-12-10 一种高导热AlN电子陶瓷基片的生产方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101723673B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012056807A1 (ja) * 2010-10-25 2012-05-03 日本碍子株式会社 セラミックス材料、積層体、半導体製造装置用部材及びスパッタリングターゲット部材
CN103011831A (zh) * 2011-09-28 2013-04-03 深圳光启高等理工研究院 一种超材料介质基板材料及其制备方法
CN103755351B (zh) * 2013-12-30 2015-08-26 莱鼎电子材料科技有限公司 Led用低成本氮化铝陶瓷基片的生产方法
CN104193340B (zh) * 2014-09-03 2016-01-20 合肥圣达电子科技实业公司 流延成型法制备用于多层布线基板的AlN生瓷片的方法及制得的AlN生瓷片
CN106187201A (zh) * 2015-05-04 2016-12-07 北京大学 一种无苯流延成型制备氮化铝陶瓷的方法
CN107311666A (zh) * 2017-05-23 2017-11-03 福建华清电子材料科技有限公司 低温共烧陶瓷基板的成型与烧结方法
CN111704469A (zh) * 2020-06-28 2020-09-25 北京工业大学 一种氮化铝陶瓷基板及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101723673A (zh) 2010-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101723673B (zh) 一种高导热AlN电子陶瓷基片的生产方法
CN109851369B (zh) 一种制备高热导率氮化硅陶瓷的方法
CN104058772B (zh) 一种陶瓷复合材料基板及其制备工艺
JP5444384B2 (ja) 高熱伝導性窒化アルミニウム焼結体
JP2002171037A (ja) セラミックス回路基板およびその製造方法
CN105645963B (zh) 一种再结晶碳化硅制品及其制备方法
CN105503254A (zh) 一种钛酸钡泡沫陶瓷及其制备方法
CN103130508A (zh) 一种制备织构化硼化物基超高温陶瓷的方法
CN109534820B (zh) 一种玻璃热弯成型用陶瓷模具及其制备方法
CN104310976B (zh) 一种高耐磨耐高温陶瓷
CN103204682B (zh) 一种高导热氮化铝陶瓷散热基片及其制备方法
CN109627014A (zh) 一种高强度、高导热性的Si3N4陶瓷材料及其制备方法
CN101734920B (zh) 一种氮化钛多孔陶瓷及其制备方法
CN107021788B (zh) 一种氮化铝陶瓷制冷片及其加工方法
CN105622102A (zh) 类碳化硼相-碳化硅或类碳化硼相-碳化硅-碳化硼复相陶瓷材料及其制备方法
米屋勝利 et al. Formation of AlN polytype ceramics and some of their properties.
KR101866319B1 (ko) 고밀도 슬립-캐스트 용융 실리카 바디 제조방법
CN111196730A (zh) 一种高热导率氮化硅陶瓷材料及其制备方法
JP2012111671A (ja) 窒化アルミニウム焼結体加工物の製造方法
CN109851329A (zh) 一种细晶Al2O3/SiC复合陶瓷刀具材料及制备工艺
JP4593062B2 (ja) 窒化アルミニウム焼結体及びその製造方法
JP2002029849A (ja) 窒化ケイ素質焼結体とその製造方法及びそれを用いた回路基板
CN107263671A (zh) 一种双晶须复合改性耐收缩型氮化铝基片的制备方法
CN103804007A (zh) 一种原位合成莫来石晶须增韧陶瓷蓄热体及其制备方法
CN104868042B (zh) 一种高导热复合陶瓷基板

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130320

Termination date: 20131210