CN105367076A - 一种高韧低膨胀系数的氮化铝-碳化硅复合电路板基板材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高韧低膨胀系数的氮化铝-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,具备高的导热和安全性,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,对粉体的浸润性更佳,得到的复合醇基流延浆料气泡少,物料混合紧密均匀,流动性好,易于成型,制得的坯体脱胶和烧结稳定性更佳,加入的纳米氧化锆增韧补强效果显著,再结合烧结助剂及其它原料,使得制备得到的材料烧结活性高,结构细致紧密,不良杂质含量少,导热效率提高,可广泛的用做多种电路板基板。
Description
技术领域
本发明涉及电路板用陶瓷基板材料技术领域,尤其涉及一种高韧低膨胀系数的氮化铝-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,提供一种高韧低膨胀系数的氮化铝-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:
一种高韧低膨胀系数的氮化铝-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、季铵盐类离子液体10-15、无水乙醇适量、氧化铟0.1-0.2、纳米氧化锆4-6、稀土钨酸盐0.5-0.8、硅烷偶联剂kh5501-2、异己二醇4-5、聚乙二醇2-3、烧结助剂6-8。
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。
所述的制备方法为:
(1)先将氮化铝、碳化硅、纳米氧化锆、氧化铟、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10-12h,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500-600℃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1550-1680℃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,具备高的导热和安全性,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,对粉体的浸润性更佳,得到的复合醇基流延浆料气泡少,物料混合紧密均匀,流动性好,易于成型,制得的坯体脱胶和烧结稳定性更佳,加入的纳米氧化锆增韧补强效果显著,再结合烧结助剂及其它原料,使得制备得到的材料烧结活性高,结构细致紧密,不良杂质含量少,导热效率提高,可广泛的用做多种电路板基板。
具体实施方式
该实施例的材料由以下重量份的原料制成:氮化铝60、碳化硅15、季铵盐类离子液体12、无水乙醇适量、氧化铟0.1、纳米氧化锆4、稀土钨酸盐0.5、硅烷偶联剂kh5501、异己二醇4、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。
该实施例材料的制备方法为:
(1)先将氮化铝、碳化硅、纳米氧化锆、氧化铟、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,流延得到厚度为3mm的坯体,所得坯体在500℃条件下热处理2h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1550℃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:3.42g/cm3;弯曲强度:560MPa;热导率:168.5(W/m.k)。
Claims (3)
1.一种高韧低膨胀系数的氮化铝-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、季铵盐类离子液体10-15、无水乙醇适量、氧化铟0.1-0.2、纳米氧化锆4-6、稀土钨酸盐0.5-0.8、硅烷偶联剂kh5501-2、异己二醇4-5、聚乙二醇2-3、烧结助剂6-8。
2.如权利要求1所述的一种高韧低膨胀系数的氮化铝-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所述的一种高韧低膨胀系数的氮化铝-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、纳米氧化锆、氧化铟、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10-12h,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500-600℃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1550-1680℃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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