CN113845135A - 一种柔性氧化铝基板材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性氧化铝基板材料及其制备方法，包括去离子水、偏铝酸钠、氨基有机物和联苯酸酐，氨基有机物占去离子水、偏铝酸钠和氨基有机物三者总质量的1‑5％，余量为离子水和偏铝酸钠的混合物，去离子水与偏铝酸钠的体积比按1∶(1～3)，采用氨基有机物提供偏铝酸钠弱碱环境，在此环境下偏铝酸钠会水解形成聚铝酸胶体，其性质类似于有机聚合物，聚铝酸可以吸附有机胺分子，形成胶体有机分子混杂结构，联苯酸酐与有机胺形成类似聚酰亚胺类聚合物，最终形成的化合物聚铝酸/类聚酰亚胺互传网络结构，韧性好，介电常数高，结构稳定。
Description
技术领域
本发明属于氧化铝基板领域，具体涉及一种柔性氧化铝基板材料及其制备方法。
背景技术
随着高频及超高频通讯技术的发展，高性能的基板材料成为了业界研究的热点。基板材料主要为氧化铝(Al2O3)，氮化铝(AlN)或者复合陶瓷基片。其中以氧化铝制成的超薄复合基板具有优良电绝缘性能，高导热特性，优异的软钎焊性和高的附着强度，并可像PCB板一样能刻蚀出各种图形，具有很大的载流能力。因此，陶瓷基板已成为大功率电力电子电路结构技术和互连技术的基础材料。
氧化铝基板的优点：1机械应力强，形状稳定；高强度、高导热率、高绝缘性；结合力强，防腐蚀。
2较好的热循环性能，循环次数达5万次，可靠性高。
3与PCB板(或IMS基片)一样可刻蚀出各种图形的结构；无污染、无公害。
4使用温度宽-55℃～850℃；热膨胀系数接近硅，简化功率模块的生产工艺。
同时氧化铝也具有致命的缺点，由于氧化铝为等轴晶粒，是由离子键或共价键所组成，因此断裂韧性较低，在外部载荷的作用下，应力就会使基板表面产生细微的裂纹，而裂纹则会快速扩展而出现脆性断裂，从而使整个基板失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柔性氧化铝基板材料及其制备方法，以克服现有技术的不足。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种柔性氧化铝基板材料，包括去离子水、偏铝酸钠、氨基有机物和联苯酸酐，氨基有机物占去离子水、偏铝酸钠和氨基有机物三者总质量的1-5％，余量为离子水和偏铝酸钠的混合物，去离子水与偏铝酸钠的体积比按1∶(1～3)。
进一步的，氨基有机物采用乙二胺，丁二胺及己二胺中的一种或者几种混合物。
进一步的，偏铝酸钠的模数为1.0～2.4。
一种柔性氧化铝基板材料制备方法，包括以下步骤：
S1，将去离子水与偏铝酸钠按1∶(1～3)的体积比混合并溶解得到溶液A；
S2，向溶液A中加入氨基有机物并反应得到混合物B，氨基有机物的含量为去离子水、偏铝酸钠和氨基有机物总质量的1-5％；
S3，将上述混合物B取出后冷却至2-10℃后，缓慢加入联苯酸酐并搅拌直至溶液中出现白色沉淀；
S4，将上述白色沉底过滤、干燥得到粉体，将粉体研磨破碎过筛后即可得到柔性氧化铝基板材料。
进一步的，偏铝酸钠模数为1.0～2.4。
进一步的，去离子水与偏铝酸钠溶解温度为60-80℃。
进一步的，氨基有机物为乙二胺，丁二胺及己二胺中的一种或者几种。
进一步的，加入方式为1-5s加入一滴。
进一步的，将白色沉底过滤并干燥，干燥温度为110-130℃，干燥时间为90-180min；将干燥后的粉体研磨破碎并过筛，筛网为300目。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种柔性氧化铝基板材料，包括去离子水、偏铝酸钠、氨基有机物和联苯酸酐，氨基有机物占去离子水、偏铝酸钠和氨基有机物三者总质量的1-5％，余量为离子水和偏铝酸钠的混合物，去离子水与偏铝酸钠的体积比按1∶(1～3)，采用氨基有机物提供偏铝酸钠弱碱环境，在此环境下偏铝酸钠会水解形成聚铝酸胶体，其性质类似于有机聚合物，聚铝酸可以吸附有机胺分子，形成胶体有机分子混杂结构，联苯酸酐与有机胺形成类似聚酰亚胺类聚合物，最终形成的化合物聚铝酸/类聚酰亚胺互传网络结构，韧性好，介电常数高，结构稳定。
本发明一种柔性氧化铝基板材料的制备方法，将去离子水与偏铝酸钠按1∶(1～3)的体积比混合并溶解得到溶液A，向溶液A中加入氨基有机物并反应得到混合物B，提供偏铝酸钠弱碱环境，在此环境下偏铝酸钠会水解形成聚铝酸胶体，聚铝酸可以吸附有机胺分子，形成胶体有机分子混杂结构，联苯酸酐与有机胺形成类似聚酰亚胺类聚合物，最终形成的化合物聚铝酸/类聚酰亚胺互传网络结构，形成的材料韧性好，介电常数高。
进一步的，干燥温度为110-130℃，聚铝酸将失水转变为氧化铝，而在此温度下类聚酰亚胺聚合度进一步增加，增韧效果更明显。
具体实施方式
下面本发明做进一步详细描述：
一种柔性氧化铝基板材料，包括去离子水、偏铝酸钠、氨基有机物和联苯酸酐，氨基有机物占去离子水、偏铝酸钠和氨基有机物三者总质量的1-5％，余量为离子水和偏铝酸钠的混合物，去离子水与偏铝酸钠的体积比按1∶(1～3)。
氨基有机物采用乙二胺，丁二胺及己二胺中的一种或者几种混合物。
偏铝酸钠的模数为1.0～2.4。
所述联苯酸酐用于与去离子水、偏铝酸钠和氨基有机物混合形成白色沉淀。
一种柔性氧化铝基板材料制备方法，包括以下步骤：
1：将去离子水与模数为1.0～2.4的偏铝酸钠按1∶(1～3)的体积比混合并溶解得到溶液A，溶解温度为60-80℃；
2：在上述溶液A中加入氨基有机物并反应得到混合物B，氨基有机物的含量为去离子水、偏铝酸钠和氨基有机物总质量的1-5％，反应温度为80-90℃；
氨基有机物为乙二胺，丁二胺及己二胺中的一种或者几种；
3：将上述混合物B取出后冷却至2-10℃后，缓慢加入联苯酸酐并搅拌，加入方式为1-5s加入一滴，直至溶液中出现白色沉淀；
4：将上述白色沉底过滤并干燥，干燥温度为110-130℃，干燥时间为90-180min；
5将干燥后的粉体研磨破碎，并过筛，筛网为300目；
6：上述粉体具有一定的自粘性，将其在模具中模压，模压压强为25-40Mpa，得到具有柔性的氧化铝基板。
对其性能进行测试：其洛氏硬度为HRA80-90，弯折断裂角为：0.5-5°密度为2.8-3.1g/cm。
实施例一
1：将去离子水与模数为2.1的偏铝酸钠按1∶2的体积比混合并溶解，溶解温度为67℃.
2：在上述溶液中加入乙二胺1份，丁二胺0.5份的并反应，有机物的含量为总质量的3％，反应温度为85℃。
3：将上述混合液取出后冷却至4℃后，缓慢加入联苯酸酐并搅拌，加入方式为3s一滴，溶液中出现白色沉淀。
4：将上述白色沉底过滤并干燥，干燥温度为110℃，干燥时间为180min。
5将干燥后的粉体研磨破碎，并过筛，筛网为300目。
6：上述粉体具有一定的自粘性，将其在模具中模压，模压压强为40Mpa，得到具有柔性的氧化铝基板。
对其性能进行测试：其洛氏硬度为HRA90，弯折断裂角为：3°密度为3.1g/cm.
实施例二
1：将去离子水与模数为1.5的偏铝酸钠按1∶1的体积比混合并溶解，溶解温度为80℃.
2：在上述溶液中加入乙二胺0.5份，丁二胺2份及己二胺1份并反应，有机物的含量为总质量的4％，反应温度为90℃。
3：将上述混合液取出后冷却至4℃后，缓慢加入联苯酸酐并搅拌，加入方式为1s一滴，溶液中出现白色沉淀。
4：将上述白色沉底过滤并干燥，干燥温度为120℃，干燥时间为180min。
5将干燥后的粉体研磨破碎，并过筛，筛网为300目。
6：上述粉体具有一定的自粘性，将其在模具中模压，模压压强为35Mpa，得到具有柔性的氧化铝基板。
对其性能进行测试：其洛氏硬度为HRA85，弯折断裂角为：3.5°密度为2.95g/cm.
实施例三
1：将去离子水与模数为2.7的偏铝酸钠按1∶1.5的体积比混合并溶解，溶解温度为80℃.
2：在上述溶液中加入乙二胺1份，及己二胺1份并反应，有机物的含量为总质量的4％，反应温度为85℃。
3：将上述混合液取出后冷却至4℃后，缓慢加入联苯酸酐并搅拌，加入方式为3s一滴，溶液中出现白色沉淀。
4：将上述白色沉底过滤并干燥，干燥温度为110℃，干燥时间为180min。
5将干燥后的粉体研磨破碎，并过筛，筛网为300目。
6：上述粉体具有一定的自粘性，将其在模具中模压，模压压强为30Mpa，得到具有柔性的氧化铝基板。
对其性能进行测试：其洛氏硬度为HRA81，弯折断裂角为：4.5°密度为3.05g/cm。
Claims (10)
1.一种柔性氧化铝基板材料，其特征在于，包括去离子水、偏铝酸钠、氨基有机物和联苯酸酐，氨基有机物占去离子水、偏铝酸钠和氨基有机物三者总质量的1-5％，余量为离子水和偏铝酸钠的混合物，去离子水与偏铝酸钠的体积比按1∶(1～3)。
2.根据权利要求1所述的一种柔性氧化铝基板材料，其特征在于，氨基有机物采用乙二胺，丁二胺及己二胺中的一种或者几种混合物。
3.根据权利要求1所述的一种柔性氧化铝基板材料，其特征在于，偏铝酸钠的模数为1.0～2.4。
4.一种柔性氧化铝基板材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将去离子水与偏铝酸钠按1∶(1～3)的体积比混合并溶解得到溶液A；
S2，向溶液A中加入氨基有机物并反应得到混合物B，氨基有机物的含量为去离子水、偏铝酸钠和氨基有机物总质量的1-5％；
S3，将上述混合物B取出后冷却至2-10℃后，缓慢加入联苯酸酐并搅拌直至溶液中出现白色沉淀；
S4，将上述白色沉底过滤、干燥得到粉体，将粉体研磨破碎过筛后即可得到柔性氧化铝基板材料。
5.根据权利要求4所述的一种柔性氧化铝基板材料制备方法，其特征在于，溶液A和氨基有机物混合反应温度为80-90℃。
6.根据权利要求4所述的一种柔性氧化铝基板材料制备方法，其特征在于，偏铝酸钠模数为1.0～2.4。
7.根据权利要求4所述的一种柔性氧化铝基板材料制备方法，其特征在于，去离子水与偏铝酸钠溶解温度为60-80℃。
8.根据权利要求4所述的一种柔性氧化铝基板材料制备方法，其特征在于，氨基有机物为乙二胺，丁二胺及己二胺中的一种或者几种。
9.根据权利要求4所述的一种柔性氧化铝基板材料制备方法，其特征在于，加入方式为1-5s加入一滴。
10.根据权利要求4所述的一种柔性氧化铝基板材料制备方法，其特征在于，将白色沉底过滤并干燥，干燥温度为110-130℃，干燥时间为90-180min；将干燥后的粉体研磨破碎并过筛，筛网为300目。
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