CN114315371A - 一种氮化铝陶瓷基板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氮化铝陶瓷基板，由氮化铝粉体、烧结助剂、抗弯复合材料、有机溶剂、消泡剂组成，其组分按重量份数计为：氮化铝粉体70‑90份、烧结助剂2‑6份、抗弯复合材料8‑12份、有机溶剂1‑3份、消泡剂3‑7份；本发明的有益效果是：通过抗弯复合材料进行改性，增强了氮化铝陶瓷基板的抗弯强度方面的性能，增加了氮化铝陶瓷基板的应用范围；单片坯体的正反两面分别喷砂粗化处理，喷砂粗化处理，有助于进一步增加坯体的强度。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷基板技术领域，具体涉及一种氮化铝陶瓷基板。
背景技术
氮化铝特性包括出色的导热性、高电绝缘性和类似硅的热膨胀；它用于功率晶体管模块基板、激光二极管安装基板，以及作为高导热基板材料在IC封装中使用。
氮化铝陶瓷基板作为一种新型陶瓷基板，具有导热效率高、较低的介电常数和介质能耗，可靠的绝缘性能，优良的力学性能，无毒耐高温，耐化学腐蚀的特点；随着微电子设备的迅猛发展，高导热氮化铝基板广泛应用于通讯期间，高亮度LED，电力电子器件等行业，是一种性能优秀的电子陶瓷材料。
申请号为CN201711222078.8公开了大尺寸氮化铝陶瓷基板的制备方法，包括如下步骤：
a.将含烧结助剂的氮化铝浆料通过流延成型工艺制成素坯，将素坯分切成一定尺寸的陶瓷生坯；
b.生坯按设定的叠片方式进行叠片设置，再将叠好的生坯进行等静压处理；
c.等静压好的生坯置于高温烘箱中，在一定温度下用重物进行压平处理，完成氮化铝陶瓷基板成型工艺；
d.将经过压平处理后的生坯放入排胶炉中，进行排胶处理；
e.将排完胶的生坯再放到匣钵中，将匣钵连同装载的生坯一并置于高温炉中，进行烧结工艺处理，得到表面平滑的氮化铝陶瓷基板。
申请号为CN201610507018.X公开了一种氮化铝陶瓷基板的制备方法，包括以下步骤：(1)配制流延浆料；(2)流延成型：步骤(1)配制的流延浆料经过真空脱泡后进入流延机，经流延得到流延坯体；(3)冲压：将流延坯体冲压成单片坯体；(4)溶剂涂覆：在单片坯体的正反两面均涂覆有机溶剂；(5)叠层：将步骤(4)中已涂覆有机溶剂的单片坯体叠在一起后进行真空封装；(6)等静压压制；(7)排胶；(8)烧结，得到氮化铝陶瓷基板。
现有的氮化铝陶瓷基板在制备时，进一步增加坯体的强度以及增强制备氮化铝陶瓷基板的抗弯强度方面存在着方面不足，限制了氮化铝陶瓷基板的应用范围。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氮化铝陶瓷基板，以解决上述背景技术中提出的现有的氮化铝陶瓷基板在制备时，进一步增加坯体的强度以及增强制备氮化铝陶瓷基板的抗弯强度方面存在着方面不足，限制了氮化铝陶瓷基板的应用范围。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氮化铝陶瓷基板，由氮化铝粉体、烧结助剂、抗弯复合材料、有机溶剂、消泡剂组成，其组分按重量份数计为：氮化铝粉体70-90份、烧结助剂2-6份、抗弯复合材料8-12份、有机溶剂1-3份、消泡剂3-7份。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述抗弯复合材料由碳化硅、铜、石墨组成。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述有机溶剂由甲苯和丁醇组成。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述消泡剂为正辛醇、异辛醇的组合。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述烧结助剂为氧化钙、氧化钇的组合。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述氮化铝陶瓷基板的制备方法如下：
步骤一：材料准备：氮化铝粉体70-90份、烧结助剂2-6份、抗弯复合材料8-12份、有机溶剂1-3份、消泡剂3-7份；
步骤二：球磨：将氮化铝粉体、烧结助剂置于球磨机中，并加入异丙醇进行球磨粉碎，得到混合浆料；
步骤三：在步骤二得到的混合浆料中加入抗弯复合材料、消泡剂，混合搅拌，得到流延浆料；
步骤四：配制的流延浆料经过真空脱泡后进入流延机，经流延得到流延坯体；
步骤五：冲压：将流延坯体冲压成单片坯体；
步骤六：喷砂粗化、涂覆：在单片坯体的正反两面分别喷砂粗化处理并涂覆有机溶剂；
步骤七：叠层：将步骤六中涂覆有机溶剂的单片坯体叠在一起后进行真空封装；
步骤八：等静压压制：真空封装后进行等静压压制；
步骤九：排胶：将等静压处理过的坯体送入排胶炉中，进行排胶处理；
步骤十：烧结：将排胶处理后的坯体高温烧结得到氮化铝陶瓷基板。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述步骤六中，喷砂粗化的方法如下：
步骤一：通过除油剂和纯水去除单片坯体表面的油污和杂质，测试单片坯体的表面粗糙度，依据表面粗糙度的测试结果确定后续化学粗化程度；
步骤二：将经步骤一处理过的单片坯体浸没于NaOH溶液中，超声处理；
步骤三：将步骤二处理过的单片坯体放置于稀H2SO4溶液中处理；
步骤四：取出并用水进行冲洗，冲洗后烘干。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述步骤八中，在压力90MPa、温度400℃的条件下，等静压压制25min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)通过抗弯复合材料进行改性，增强了氮化铝陶瓷基板的抗弯强度方面的性能，增加了氮化铝陶瓷基板的应用范围；
(2)单片坯体的正反两面分别喷砂粗化处理，喷砂粗化处理，有助于进一步增加坯体的强度。
附图说明
图1为本发明的氮化铝陶瓷基板的制备方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种氮化铝陶瓷基板，由氮化铝粉体、烧结助剂、抗弯复合材料、有机溶剂、消泡剂组成，其组分按重量份数计为：氮化铝粉体70份、烧结助剂2份、抗弯复合材料8份、有机溶剂1份、消泡剂3份；抗弯复合材料由碳化硅、铜、石墨组成；有机溶剂由甲苯和丁醇组成；消泡剂为正辛醇、异辛醇的组合；烧结助剂为氧化钙、氧化钇的组合。
氮化铝陶瓷基板的制备方法如下：
步骤一：材料准备：氮化铝粉体70份、烧结助剂2份、抗弯复合材料8份、有机溶剂1份、消泡剂3份；
步骤二：球磨：将氮化铝粉体、烧结助剂置于球磨机中，并加入异丙醇进行球磨粉碎，得到混合浆料；
步骤三：在步骤二得到的混合浆料中加入抗弯复合材料、消泡剂，混合搅拌，得到流延浆料；
步骤四：配制的流延浆料经过真空脱泡后进入流延机，经流延得到流延坯体；
步骤五：冲压：将流延坯体冲压成单片坯体；
步骤六：喷砂粗化、涂覆：在单片坯体的正反两面分别喷砂粗化处理并涂覆有机溶剂；喷砂粗化处理，有助于进一步增加坯体的强度；
步骤七：叠层：将步骤六中涂覆有机溶剂的单片坯体叠在一起后进行真空封装；
步骤八：等静压压制：在压力90MPa、温度400℃的条件下，等静压压制25min；
步骤九：排胶：将等静压处理过的坯体送入排胶炉中，进行排胶处理；
步骤十：烧结：将排胶处理后的坯体高温烧结得到氮化铝陶瓷基板。
喷砂粗化的方法如下：
步骤一：通过除油剂和纯水去除单片坯体表面的油污和杂质，测试单片坯体的表面粗糙度，依据表面粗糙度的测试结果确定后续化学粗化程度；
步骤二：将经步骤一处理过的单片坯体浸没于NaOH溶液中，超声处理；
步骤三：将步骤二处理过的单片坯体放置于稀H2SO4溶液中处理；
步骤四：取出并用水进行冲洗，冲洗后烘干。
实施例2
本实施例与实施例1的区别如下：
一种氮化铝陶瓷基板，由氮化铝粉体、烧结助剂、抗弯复合材料、有机溶剂、消泡剂组成，其组分按重量份数计为：氮化铝粉体80份、烧结助剂4份、抗弯复合材料10份、有机溶剂2份、消泡剂5份。
实施例3
本实施例与实施例1的区别如下：
一种氮化铝陶瓷基板，由氮化铝粉体、烧结助剂、抗弯复合材料、有机溶剂、消泡剂组成，其组分按重量份数计为：氮化铝粉体90份、烧结助剂6份、抗弯复合材料12份、有机溶剂3份、消泡剂7份。
对比例1
一种氮化铝陶瓷基板，由氮化铝粉体、烧结助剂、有机溶剂、消泡剂组成，其组分按重量份数计为：氮化铝粉体70份、烧结助剂2份、有机溶剂1份、消泡剂3份。
氮化铝陶瓷基板的制备方法如下：
步骤一：材料准备：氮化铝粉体70份、烧结助剂2份、抗弯复合材料8份、消泡剂3份；
步骤二：球磨：将氮化铝粉体、烧结助剂置于球磨机中，并加入异丙醇进行球磨粉碎，得到混合浆料；
步骤三：在步骤二得到的混合浆料中加入消泡剂，混合搅拌，得到流延浆料；
步骤四：配制的流延浆料经过真空脱泡后进入流延机，经流延得到流延坯体；
步骤五：冲压：将流延坯体冲压成单片坯体；
步骤六：涂覆：在单片坯体的正反两面涂覆有机溶剂；
步骤七：叠层：将步骤六中涂覆有机溶剂的单片坯体叠在一起后进行真空封装；
步骤八：等静压压制：在压力90MPa、温度400℃的条件下，等静压压制25min；
步骤九：排胶：将等静压处理过的坯体送入排胶炉中，进行排胶处理；
步骤十：烧结：将排胶处理后的坯体高温烧结得到氮化铝陶瓷基板。
其他条件与实施例1相同。
对比例2
一种氮化铝陶瓷基板，由氮化铝粉体、烧结助剂、有机溶剂、消泡剂组成，其组分按重量份数计为：氮化铝粉体80份、烧结助剂4份、有机溶剂2份、消泡剂5份。
氮化铝陶瓷基板的制备方法如下：
步骤一：材料准备：氮化铝粉体80份、烧结助剂4份、有机溶剂2份、消泡剂5份；
步骤二：球磨：将氮化铝粉体、烧结助剂置于球磨机中，并加入异丙醇进行球磨粉碎，得到混合浆料；
步骤三：在步骤二得到的混合浆料中加入消泡剂，混合搅拌，得到流延浆料；
步骤四：配制的流延浆料经过真空脱泡后进入流延机，经流延得到流延坯体；
步骤五：冲压：将流延坯体冲压成单片坯体；
步骤六：涂覆：在单片坯体的正反两面涂覆有机溶剂；
步骤七：叠层：将步骤六中涂覆有机溶剂的单片坯体叠在一起后进行真空封装；
步骤八：等静压压制：在压力90MPa、温度400℃的条件下，等静压压制25min；
步骤九：排胶：将等静压处理过的坯体送入排胶炉中，进行排胶处理；
步骤十：烧结：将排胶处理后的坯体高温烧结得到氮化铝陶瓷基板。
其他条件与实施例1相同。
对比例3
一种氮化铝陶瓷基板，由氮化铝粉体、烧结助剂、抗弯复合材料、有机溶剂、消泡剂组成，其组分按重量份数计为：氮化铝粉体90份、烧结助剂6份、抗弯复合材料12份、有机溶剂3份、消泡剂7份。
氮化铝陶瓷基板的制备方法如下：
步骤一：材料准备：氮化铝粉体90份、烧结助剂6份、抗弯复合材料12份、有机溶剂3份、消泡剂7份；
步骤二：球磨：将氮化铝粉体、烧结助剂置于球磨机中，并加入异丙醇进行球磨粉碎，得到混合浆料；
步骤三：在步骤二得到的混合浆料中加入消泡剂，混合搅拌，得到流延浆料；
步骤四：配制的流延浆料经过真空脱泡后进入流延机，经流延得到流延坯体；
步骤五：冲压：将流延坯体冲压成单片坯体；
步骤六：涂覆：在单片坯体的正反两面涂覆有机溶剂；
步骤七：叠层：将步骤六中涂覆有机溶剂的单片坯体叠在一起后进行真空封装；
步骤八：等静压压制：在压力90MPa、温度400℃的条件下，等静压压制25min；
步骤九：排胶：将等静压处理过的坯体送入排胶炉中，进行排胶处理；
步骤十：烧结：将排胶处理后的坯体高温烧结得到氮化铝陶瓷基板。
其他条件与实施例1相同。
以市面上买到的氮化铝陶瓷基板作为对照组；
对实施例1至实施例3所得到的氮化铝陶瓷基板的抗弯强度进行性能检测，测试结果如表1所示；具体测试方法：抗弯强度根据GB/T6569-2006精细陶瓷弯曲强度试验方法测得。
表1氮化铝陶瓷基板的抗弯强度进行性能检测表
由表1的测试结果可知，本发明经过抗弯复合材料改性制备出的氮化铝陶瓷基板与对照组相比，增强了抗弯强度方面的性能，增加了氮化铝陶瓷基板的应用范围。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种氮化铝陶瓷基板，其特征在于：由氮化铝粉体、烧结助剂、抗弯复合材料、有机溶剂、消泡剂组成，其组分按重量份数计为：氮化铝粉体70-90份、烧结助剂2-6份、抗弯复合材料8-12份、有机溶剂1-3份、消泡剂3-7份。
2.根据权利要求1所述的一种氮化铝陶瓷基板，其特征在于：所述抗弯复合材料由碳化硅、铜、石墨组成。
3.根据权利要求1所述的一种氮化铝陶瓷基板，其特征在于：所述有机溶剂由甲苯和丁醇组成。
4.根据权利要求1所述的一种氮化铝陶瓷基板，其特征在于：所述消泡剂为正辛醇、异辛醇的组合。
5.根据权利要求1所述的一种氮化铝陶瓷基板，其特征在于：所述烧结助剂为氧化钙、氧化钇的组合。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种氮化铝陶瓷基板，其特征在于：所述氮化铝陶瓷基板的制备方法如下：
步骤一：材料准备：氮化铝粉体70-90份、烧结助剂2-6份、抗弯复合材料8-12份、有机溶剂1-3份、消泡剂3-7份；
步骤二：球磨：将氮化铝粉体、烧结助剂置于球磨机中，并加入异丙醇进行球磨粉碎，得到混合浆料；
步骤三：在步骤二得到的混合浆料中加入抗弯复合材料、消泡剂，混合搅拌，得到流延浆料；
步骤四：配制的流延浆料经过真空脱泡后进入流延机，经流延得到流延坯体；
步骤五：冲压：将流延坯体冲压成单片坯体；
步骤六：喷砂粗化、涂覆：在单片坯体的正反两面分别喷砂粗化处理并涂覆有机溶剂；
步骤七：叠层：将步骤六中涂覆有机溶剂的单片坯体叠在一起后进行真空封装；
步骤八：等静压压制：真空封装后进行等静压压制；
步骤九：排胶：将等静压处理过的坯体送入排胶炉中，进行排胶处理；
步骤十：烧结：将排胶处理后的坯体高温烧结得到氮化铝陶瓷基板。
7.根据权利要求6所述的一种氮化铝陶瓷基板，其特征在于：所述步骤六中，喷砂粗化的方法如下：
步骤一：通过除油剂和纯水去除单片坯体表面的油污和杂质，测试单片坯体的表面粗糙度，依据表面粗糙度的测试结果确定后续化学粗化程度；
步骤二：将经步骤一处理过的单片坯体浸没于NaOH溶液中，超声处理；
步骤三：将步骤二处理过的单片坯体放置于稀H2SO4溶液中处理；
步骤四：取出并用水进行冲洗，冲洗后烘干。
8.根据权利要求6所述的一种氮化铝陶瓷基板，其特征在于：所述步骤八中，在压力90MPa、温度400℃的条件下，等静压压制25min。
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