CN105367074A - 一种低裂纹抗折高导热氮化铝-碳化硅复合电路板基板材料及其制备方法 - Google Patents

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王乐平
夏运明
涂聚友
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本发明公开了一种低裂纹抗折高导热氮化铝-碳化硅复合电路板基板材料，该材料将氮化铝和碳化硅粉体混合使用，具备高的导热和环保性，而以季铵盐离子液体、无水乙醇、异己二醇制备的复合溶剂较之传统的有机溶剂表面张力更低，反应活性高，对粉体的浸润性好，能使微尺度粉体相互形成均匀稳定的互穿网络结构，得到的复合醇基流延浆料气泡少，流动性好，易于成型，制得的坯体脱胶和烧结稳定性更佳，抗拉强度大，不易产生裂纹，结合纳米硅酸锌、烧结助剂及其它原料，使得制备得到的基板片高强致密，抗拉耐折，绝缘安全，杂质含量低，传热效率更高，可广泛的用做多种电路板基板。

Description

一种低裂纹抗折高导热氮化铝-碳化硅复合电路板基板材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电路板用陶瓷基板材料技术领域，尤其涉及一种低裂纹抗折高导热氮化铝-碳化硅复合电路板基板材料及其制备方法。
背景技术
随着电子元器件功率和密度的增大，致使单位体积发热量也随之增加，对电路基板的综合性能要求越来越高，其中陶瓷基板具备良好的综合性能，在绝缘性、导热性以及热膨胀性、化学稳定性等方面表现突出，逐渐被广泛的应用于基板材料中，其中沿用较久的主要是以氧化铝、氧化铍作为基板原料，然而这两种材料存在热导率低、有毒等缺陷，应用受到限制，反之以氮化铝、碳化硅作为基板材料在使用性能上则具有较为明显的优势。
虽然氮化铝、碳化硅陶瓷基板的应用前景广阔，然而在实际生产过程中存在原料价格较为昂贵、高温烧结致密度低、生产过程繁琐、原料利用率低、实际导热率不尽如人意等等问题，制约着这类材料的大规模使用，急需从原料配制及生产工艺上做进一步的改进。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种低裂纹抗折高导热氮化铝-碳化硅复合电路板基板材料及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种低裂纹抗折高导热氮化铝-碳化硅复合电路板基板材料，该材料由以下重量份的原料制成：氮化铝60-70、碳化硅15-20、纳米硅酸锌2-3、玻璃纤维3-5、季铵盐类离子液体10-15、无水乙醇适量、硅烷偶联剂kh5501-2、异己二醇5-8、聚乙二醇2-3、烧结助剂6-8。
所述的一种低裂纹抗折高导热氮化铝-碳化硅复合电路板基板材料，所述的烧结助剂由以下重量份的原料制成：高纯硼粉2-3、冰晶石粉4-5、纳米氮化铝10-15、固含量为25-30%的氧化铝溶胶10-15、乙酸0.01-0.02，烧结助剂的制备方法为：将所有原料全部投入球磨罐中，密闭滚动球磨10-12h，球磨结束后将混合浆料取出，放入真空干燥烘箱中干燥，干燥温度为80-100℃，完全干燥后冷却至室温，所得粉体球磨分散成粉体即得。
所述的一种低裂纹抗折高导热氮化铝-碳化硅复合电路板基板材料及其制备方法，所述的制备方法为：
（1）先将氮化铝、碳化硅、纳米硅酸锌、玻璃纤维、季铵盐离子液体、硅烷偶联剂kh550、烧结助剂混合后球磨分散20-25h，随后加入其它剩余成分，继续球磨分散10-14h，所得浆料的粘度控制在15000-20000cps，最后将所得浆料经过真空除泡处理后备用；
（2）将上述制备的浆料经流延成型机，流延得到所需厚度的坯体，所得坯体在400-500℃条件下热处理2-3h后将坯体送入真空电阻炉中，并在氮气和氢气混合气体氛围下以1605-1700℃的温度烧结3-4h，即得所述复合基板材料，其中氮气和氢气的流量比为1:0.5-1。
本发明将氮化铝和碳化硅粉体混合使用，综合两者的优点，具备高的导热和环保性，而以季铵盐离子液体、无水乙醇、异己二醇制备的复合溶剂较之传统的有机溶剂表面张力更低，反应活性高，对粉体的浸润性好，能使微尺度粉体相互形成均匀稳定的互穿网络结构，得到的复合醇基流延浆料气泡少，流动性好，易于成型，制得的坯体脱胶和烧结稳定性更佳，抗拉强度大，不易产生裂纹，结合纳米硅酸锌、烧结助剂及其它原料，使得制备得到的基板片高强致密，抗拉耐折，绝缘安全，杂质含量低，传热效率更高，可广泛的用做多种电路板基板。
具体实施方式
本实施例的基板材料由以下重量份的原料制成：氮化铝60、碳化硅15、纳米硅酸锌2、玻璃纤维3、季铵盐类离子液体10、无水乙醇适量、硅烷偶联剂kh5501、异己二醇6、聚乙二醇2、烧结助剂6。
其中烧结助剂由以下重量份的原料制成：高纯硼粉2、冰晶石粉4、纳米氮化铝10、固含量为25%的氧化铝溶胶10、乙酸0.01，烧结助剂的制备方法为：将所有原料全部投入球磨罐中，密闭滚动球磨10h，球磨结束后将混合浆料取出，放入真空干燥烘箱中干燥，干燥温度为80℃，完全干燥后冷却至室温，所得粉体球磨分散成粉体即得。
该复合基板材料的制备方法为：
（1）先将氮化铝、碳化硅、纳米硅酸锌、玻璃纤维、季铵盐离子液体、硅烷偶联剂kh550、烧结助剂混合后球磨分散20h，随后加入其它剩余成分，继续球磨分散10h，所得浆料的粘度控制在15000cps，最后将所得浆料经过真空除泡处理后备用；
（2）将上述制备的浆料经流延成型机，流延得到3mm厚的坯体，所得坯体在400℃条件下热处理2.5h后将坯体送入真空电阻炉中，并在氮气和氢气混合气体氛围下以1655℃的温度烧结3h，即得所述复合基板材料，其中氮气和氢气的流量比为1:0.5。
该实施例制得的基板的性能测试结构为：
体积密度：3.58g/cm3；弯曲强度：545MPa；热导率：162.6（W/m.k）。

Claims (3)

1.一种低裂纹抗折高导热氮化铝-碳化硅复合电路板基板材料，其特征在于，该材料由以下重量份的原料制成：氮化铝60-70、碳化硅15-20、纳米硅酸锌2-3、玻璃纤维3-5、季铵盐类离子液体10-15、无水乙醇适量、硅烷偶联剂kh5501-2、异己二醇5-8、聚乙二醇2-3、烧结助剂6-8。
2.如权利要求1所述的一种低裂纹抗折高导热氮化铝-碳化硅复合电路板基板材料，其特征在于，所述的烧结助剂由以下重量份的原料制成：高纯硼粉2-3、冰晶石粉4-5、纳米氮化铝10-15、固含量为25-30%的氧化铝溶胶10-15、乙酸0.01-0.02，烧结助剂的制备方法为：将所有原料全部投入球磨罐中，密闭滚动球磨10-12h，球磨结束后将混合浆料取出，放入真空干燥烘箱中干燥，干燥温度为80-100℃，完全干燥后冷却至室温，所得粉体球磨分散成粉体即得。
3.如权利要求1所述的一种低裂纹抗折高导热氮化铝-碳化硅复合电路板基板材料及其制备方法，其特征在于，所述的制备方法为：
（1）先将氮化铝、碳化硅、纳米硅酸锌、玻璃纤维、季铵盐离子液体、硅烷偶联剂kh550、烧结助剂混合后球磨分散20-25h，随后加入其它剩余成分，继续球磨分散10-14h，所得浆料的粘度控制在15000-20000cps，最后将所得浆料经过真空除泡处理后备用；
（2）将上述制备的浆料经流延成型机，流延得到所需厚度的坯体，所得坯体在400-500℃条件下热处理2-3h后将坯体送入真空电阻炉中，并在氮气和氢气混合气体氛围下以1605-1700℃的温度烧结3-4h，即得所述复合基板材料，其中氮气和氢气的流量比为1:0.5-1。
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