RU2433108C1 - Method of producing aluminium nitride-based heat-conducting ceramic - Google Patents

Method of producing aluminium nitride-based heat-conducting ceramic Download PDF

Info

Publication number
RU2433108C1
RU2433108C1 RU2010130176/03A RU2010130176A RU2433108C1 RU 2433108 C1 RU2433108 C1 RU 2433108C1 RU 2010130176/03 A RU2010130176/03 A RU 2010130176/03A RU 2010130176 A RU2010130176 A RU 2010130176A RU 2433108 C1 RU2433108 C1 RU 2433108C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mixture
temperature
aluminum nitride
tape
nitrogen
Prior art date
Application number
RU2010130176/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Андреевич Садченков (RU)
Дмитрий Андреевич Садченков
Галина Дмитриевна Садченкова (RU)
Галина Дмитриевна Садченкова
Валерий Анатольевич Буробин (RU)
Валерий Анатольевич Буробин
Александр Григорьевич Мержанов (RU)
Александр Григорьевич Мержанов
Инна Петровна Боровинская (RU)
Инна Петровна Боровинская
Леонид Михайлович Пазинич (RU)
Леонид Михайлович Пазинич
Original Assignee
Дмитрий Андреевич Садченков
Галина Дмитриевна Садченкова
Валерий Анатольевич Буробин
Александр Григорьевич Мержанов
Инна Петровна Боровинская
Леонид Михайлович Пазинич
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 Дмитрий Андреевич Садченков, Галина Дмитриевна Садченкова, Валерий Анатольевич Буробин, Александр Григорьевич Мержанов, Инна Петровна Боровинская, Леонид Михайлович Пазинич filed Critical Дмитрий Андреевич Садченков
Priority to RU2010130176/03A priority Critical patent/RU2433108C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2433108C1 publication Critical patent/RU2433108C1/en

Links

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry. ^ SUBSTANCE: invention relates to production of aluminium nitride-based heat-conducting ceramic which can be used in electronics and electrical engineering, particularly as substrate material for powerful microwave and power semiconductor devices, as well as other devices where there is need for good dielectric properties, strength and heat conductivity of the material. Powder of aluminium nitride with particle size less than 1 mcm, containing not less than 10% cubic phase of aluminium nitride with particle size less than 100 nm, and a technical additive selected from Y2O3, CaO, MgO in amount of not more than 6 wt % is used to prepare a mixture, with addition of not more than 65 vol. % organic component containing a solvent (mixture of methylethyl ketone with ethanol in ratio of 1:2), a dispersant (phosphate ether), binder (polyvinyl butyral) and a plasticiser (mixture of polyethylene glycol with dibutyl phthalate), followed by stirring with simultaneous deaeration for not less than 30 minutes rarefaction of air of not less than 0.15 atm. A belt is formed from the obtained slip, dried and cooled to room temperature. A plate is formed from the belt. The organic component is removed at temperature 150-500C. The obtained half-finished product is sintered at pressure 0.1-1.0 MPa in the atmosphere of a nitrogen-containing gas at temperature 1650-1820C for 1-3 hours and then cooled under given conditions. ^ EFFECT: increase in heat-conductivity to 230 W/mK, strength and output of the ceramic material. ^ 4 cl, 4 ex, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области производства керамических материалов, в частности к изготовлению керамики на основе нитрида алюминия с высокой теплопроводностью, при сочетании метода шликерного литья и спекания порошков под давлением азотсодержащего газа.The invention relates to the production of ceramic materials, in particular to the manufacture of ceramics based on aluminum nitride with high thermal conductivity, with a combination of slip casting and sintering of powders under pressure of a nitrogen-containing gas.

Керамика на основе нитрида алюминия (AlN) с высокой теплопроводностью предназначена для использования в электронике и электротехнике, в первую очередь, в качестве материала подложек мощных силовых и СВЧ полупроводниковых приборов (диодов, транзисторов, тиристоров), микросхем, микросборок и многокристальных модулей, термомодулей и подложек мощных светодиодов, а также других компонентов и устройств, где требуются высокие диэлектрические характеристики, прочность и теплопроводность материала.Ceramic based on aluminum nitride (AlN) with high thermal conductivity is intended for use in electronics and electrical engineering, primarily as a substrate material for powerful power and microwave semiconductor devices (diodes, transistors, thyristors), microcircuits, microassemblies and multi-chip modules, thermal modules and substrates of high-power LEDs, as well as other components and devices where high dielectric characteristics, strength and thermal conductivity of the material are required.

Керамика на основе нитрида алюминия призвана заменить керамику из оксида бериллия ВеО, поскольку исходные порошки ВеО крайне токсичны и оказывают вредное действие как на организм человека (канцерогенное действие), так и на окружающую среду. Порошки из оксида бериллия в России не производились и не производятся. В настоящее время вся керамика с высокой теплопроводностью, как AlN, так и ВеО, поставляется в Россию только по импорту. Поэтому проблема получения высокотеплопроводной керамики на основе нитрида алюминия является актуальной и своевременной.Ceramics based on aluminum nitride are intended to replace ceramics from beryllium oxide BeO, since the initial BeO powders are extremely toxic and have a harmful effect both on the human body (carcinogenic effect) and on the environment. Beryllium oxide powders have not been and are not produced in Russia. Currently, all ceramics with high thermal conductivity, both AlN and BeO, are supplied to Russia only by import. Therefore, the problem of obtaining high-conductivity ceramics based on aluminum nitride is relevant and timely.

В России предпринимались попытки производства AlN керамики методом горячего прессования и литья под давлением, однако все они закончились неудачей по следующим причинам:In Russia, attempts were made to produce AlN ceramics by hot pressing and injection molding, but they all ended in failure for the following reasons:

- низкого качества исходных порошков AlN;- low quality AlN starting powders;

- низкой производительности метода горячего прессования и высокой себестоимости готовой продукции;- low productivity of the hot pressing method and high cost of finished products;

- отсутствием должного спроса на керамику из AlN, прежде всего, из-за отсутствия норм ТУ на такую керамику, предназначенную для использования в электронике, и отсутствием на то время опыта по ее металлизации.- the lack of adequate demand for AlN ceramics, primarily due to the lack of TU standards for such ceramics intended for use in electronics, and the lack of experience at that time on its metallization.

Аналогов по характеристикам описываемой в настоящем изобретении керамики в России не производилось.There were no analogues in terms of the characteristics of ceramics described in the present invention in Russia.

Известен способ получения плотной теплопроводной керамики на основе нитрида алюминия, включающий спекание порошка нитрида алюминия, полученного карботермическим методом, в присутствии 2 мас.% оксида иттрия или оксида щелочноземельного металла при температуре 1850-1900°С в среде азота, с последующим отжигом спеченной керамики при температуре 1820-1880°С в течение 4-12 часов в токе смеси азота и водорода (RU 2029752, С04В 35/58, 1995).A known method of producing a dense heat-conducting ceramic based on aluminum nitride, including sintering a powder of aluminum nitride obtained by the carbothermic method, in the presence of 2 wt.% Yttrium oxide or alkaline earth metal oxide at a temperature of 1850-1900 ° C in nitrogen, followed by annealing of sintered ceramics at a temperature of 1820-1880 ° C for 4-12 hours in a stream of a mixture of nitrogen and hydrogen (RU 2029752, С04В 35/58, 1995).

Данный способ экономичен и технологичен, однако он позволяет получать керамику с недостаточно высокой теплопроводностью (не выше 150 Вт/м·К). Известен способ получения керамических изделий, в том числе на основе нитрида алюминия, который состоит в том, что приготавливают экзотермическую порошкообразную смесь, содержащую, по меньшей мере, один компонент из группы: металл III-VIII группы периодической системы элементов, бор, кремний, углерод, а также, по меньшей мере, одно неорганическое соединение из группы: борид, силицид, нитрид переходных металлов IVB-VIB групп; карбид, нитрид, оксид кремния; нитрид, оксид алюминия; нитрид бора, оксид элемента II-IV группы, из смеси формуют заготовку изделия, которую подвергают термической обработке в режиме горения в среде азотсодержащего газа при регулировании температуры от 2000 до 3000°С и давления от 0,1 до 1000 МПа (SU 1720258 А1, С04В 35/58, С04В 35/65, 1995). Пористость полученных изделий - 1-10%, прочность - 25-40 кг/мм2, микротвердость - до 91 HRA. Известным способом были получены не только изделия, но и пластины, однако теплопроводность таких пластин, так же, как и изделий, не превышала 150 Вт/м·К.This method is economical and technological, but it allows you to get ceramics with insufficiently high thermal conductivity (not higher than 150 W / m · K). A known method of producing ceramic products, including based on aluminum nitride, which consists in preparing an exothermic powder mixture containing at least one component from the group: metal of group III-VIII of the periodic system of elements, boron, silicon, carbon as well as at least one inorganic compound from the group: boride, silicide, nitride of transition metals of IVB-VIB groups; carbide, nitride, silicon oxide; nitride, alumina; boron nitride, an oxide of an element of group II-IV, from the mixture, a product blank is formed, which is subjected to heat treatment in a nitrogen-containing gas combustion mode with a temperature of 2000 to 3000 ° C and a pressure of 0.1 to 1000 MPa (SU 1720258 A1, C04B 35/58, C04B 35/65, 1995). The porosity of the obtained products is 1-10%, the strength is 25-40 kg / mm 2 , the microhardness is up to 91 HRA. In a known manner were obtained not only products but also plates, however, the thermal conductivity of such plates, as well as products, did not exceed 150 W / m · K.

Известен способ получения теплопроводной керамики на основе нитрида алюминия с высокой теплопроводностью, который включает приготовление шихты из порошка нитрида алюминия в виде микрокристаллов с игольчатой формой частиц, полученного в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, или смеси полученного любым из известных способов нитрида алюминия с не менее 5 мас.% нитрида алюминия, полученного в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (в режиме горения) и содержащего частицы в форме монокристальных волокон, в присутствии не более 6 мас.% оксида иттрия, подготовку шихты путем гранулирования шихты на связке из синтетического каучука в бензине, прессование ее в стальной пресс-форме при давлении 0,1 МПа, далее компакты с плотностью 2,2-2,4 г/см3 помещают в графитовый стакан с засыпкой из крупного порошка нитрида алюминия, производят последующее спекание прессовок при температуре 1850-1900°С в течение 1 часа в среде химически чистого азота при давлении не менее 0,12 МПа с отжигом спеченной керамики в такой же газовой среде при температуре 1750-1800°С в течение 8-10 ч (RU 2144010 C1, C04B 35/581, 2000). Известный технологичный и экономичный способ получения теплопроводной керамики на основе нитрида алюминия обеспечивает теплопроводность 206-217 Вт/м·К при использовании порошков с обычным уровнем примесей. Недостатками известного изобретения являются невысокая прочность материала на изгиб (не более 150 МПа), высокая степень усадки при подготовке шихты перед спеканием (более 30%) и низкий выход годного к использованию материала (не более 60%).A known method of producing a heat-conducting ceramic based on aluminum nitride with high thermal conductivity, which includes the preparation of a mixture of aluminum nitride powder in the form of microcrystals with a needle-shaped particles, obtained in the mode of self-propagating high-temperature synthesis, or a mixture obtained by any of the known methods of aluminum nitride with at least 5 wt. .% aluminum nitride obtained in the mode of self-propagating high-temperature synthesis (in the combustion mode) and containing particles in the form of single crystals fibers, in the presence of not more than 6 wt.% yttrium oxide, preparing the mixture by granulating the mixture on a bundle of synthetic rubber in gasoline, pressing it in a steel mold at a pressure of 0.1 MPa, then compacts with a density of 2.2-2 , 4 g / cm 3 are placed in a graphite glass filled with coarse powder of aluminum nitride, subsequent sintering of the compacts is carried out at a temperature of 1850-1900 ° C for 1 hour in a medium of chemically pure nitrogen at a pressure of at least 0.12 MPa with annealing of sintered ceramics in the same gaseous medium at a temperature of 1750-1800 ° C for 8-10 hours (RU 2144010 C1, C04B 35/581, 2000). The well-known technological and economical method for producing heat-conducting ceramics based on aluminum nitride provides thermal conductivity of 206-217 W / m · K when using powders with a normal level of impurities. The disadvantages of the known invention are the low bending strength of the material (not more than 150 MPa), a high degree of shrinkage during preparation of the mixture before sintering (more than 30%) and a low yield of usable material (not more than 60%).

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения по совокупности существенных признаков является способ получения теплопроводной керамики из нитрида алюминия, раскрытый в патенте US 4814302, С04В 35/58, 21.03.1989. Известный способ включает приготовление шихты из порошков нитрида алюминия с дисперсностью менее 2 мкм и удельной поверхностью до 10 м2/г и спекающей добавки, выбранной из ряда Y2O3, CaO, MgO в количестве не более 6 мас.%, приготовление литейного шликера из указанных порошков - неорганическая составляющая и органическая составляющая, содержащая растворитель, дисперсант, связующее вещество и пластификатор, формование шликера в виде ленты, сушку, формовку из ленты полуфабриката в виде пластин и спекание полуфабриката при температуре более 1700°С под давлением в атмосфере азотсодержащего газа.The closest analogue of the claimed invention in terms of essential features is a method for producing heat-conducting ceramic from aluminum nitride, disclosed in patent US 4814302, С04В 35/58, 03/21/1989. The known method includes the preparation of a mixture of aluminum nitride powders with a fineness of less than 2 μm and a specific surface area of up to 10 m 2 / g and a sintering agent selected from the series Y 2 O 3 , CaO, MgO in an amount of not more than 6 wt.%, Preparing a cast slip of these powders - an inorganic component and an organic component containing a solvent, dispersant, a binder and a plasticizer, forming a slip in the form of a tape, drying, molding from a ribbon of a semi-finished product in the form of plates and sintering of the semi-finished product at a temperature of more than 1700 ° C od pressure in the nitrogen-containing gas atmosphere.

Основными недостатками известного способа являются низкая теплопроводность и низкая прочность целевого продукта на изгиб за счет высокого содержания примесей в исходном нитриде алюминия (более 3 вес.%), высокая степень усадки (более 30%).The main disadvantages of this method are the low thermal conductivity and low strength of the target product in bending due to the high content of impurities in the initial aluminum nitride (more than 3 wt.%), A high degree of shrinkage (more than 30%).

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение теплопроводности, прочности и выхода теплопроводной керамики при снижении степени усадки.The technical result of the invention is to increase thermal conductivity, strength and yield of heat-conducting ceramics while reducing the degree of shrinkage.

Технический результат достигается при сочетании метода шликерного литья и высокотемпературного спекания полупродукта (полуфабриката) в азотсодержащей атмосфере.The technical result is achieved by combining slip casting and high-temperature sintering of the intermediate product (semi-finished product) in a nitrogen-containing atmosphere.

Технический результат достигается тем, что способ получения теплопроводной керамики на основе нитрида алюминия, включающий приготовление шихты из порошков нитрида алюминия и спекающей добавки, выбранной из ряда Y2O3, CaO, MgO в количестве не более 6 мас.%, приготовление литейного шликера из указанных порошков - неорганическая составляющая и органическая составляющая, литье заготовок, сушку и высокотемпературное спекание полученного полуфабриката, согласно изобретению в качестве нитрида алюминия используют порошок, содержащий не менее 10% кубической фазы нитрида алюминия с наноразмерными частицами менее 100 нм, приготовление литейного шликера включает последовательно: перемешивание компонентов шихты, в которую добавляют не более 65 об.% органической составляющей, содержащей в качестве растворителя смесь метилэтилкетона с этанолом в соотношении 1:2, в качестве дисперсанта фосфорнокислый эфир, преимущественно BEYCOSTAT C213, в качестве связующего поливинилбутираль PVB и в качестве пластификатора смесь полиэтиленгликоля с дибутилфталатом, преимущественно в соотношении 1:1; перемешивание указанных компонентов с одновременной деаэрацией в течение не менее 30 минут при разрежении воздуха не менее 0,015 МПа; подачу полученного шликера в литьевую установку для формирования ленты толщиной от 0,1 до 1,5 мм, с плотностью 1,90-2,0 г/см3, со скоростью движения конвейера 10 мм/мин, сушку ленты при температуре 30-40°С в течение не более 180 мин; последующее охлаждение ленты до комнатной температуры на выходе из литьевой установки естественным путем; формовку пластин из ленты посредством штамповки; с последующим нагревом пластин при температуре от 400 до 500°С, при котором происходит удаление компонентов органической составляющей, после чего полученный полуфабрикат в виде заготовки спекают под давлением 0,1-1,0 МПа в атмосфере азотсодержащего газа при температуре 1650-1820°С в течение 1-3 ч, с последующим охлаждением полученной керамики до 1200°С со скоростью 100°С/час, затем со скоростью 300°С/час до комнатной температуры. Перед формовкой пластин в ленте выполняют перфорацию отверстий диаметром 0,2 мм и более. В качестве азотсодержащего газа используют азот или смесь азота с водородом или аргоном, в количестве не более 10 об.%, а указанные спекающие добавки вводят в шихту порознь или в смеси.The technical result is achieved in that a method for producing a heat-conducting ceramic based on aluminum nitride, including the preparation of a mixture of aluminum nitride powders and a sintering additive selected from the series Y 2 O 3 , CaO, MgO in an amount of not more than 6 wt.%, Preparation of a cast slip from of said powders — inorganic component and organic component, casting of blanks, drying and high-temperature sintering of the obtained semi-finished product, according to the invention, a powder containing at least 10% of aluminum nitride is used of the ubic phase of aluminum nitride with nanosized particles less than 100 nm, the preparation of a casting slip involves sequentially: mixing the components of the charge, to which not more than 65 vol.% organic component is added, containing as a solvent a 1: 2 mixture of methyl ethyl ketone and ethanol as a dispersant phosphate ester, mainly BEYCOSTAT C213, as a binder polyvinyl butyral PVB and as a plasticizer, a mixture of polyethylene glycol with dibutyl phthalate, mainly in a 1: 1 ratio; mixing these components with simultaneous deaeration for at least 30 minutes with a vacuum of at least 0.015 MPa; feeding the obtained slurry to an injection machine for forming a tape with a thickness of 0.1 to 1.5 mm, with a density of 1.90-2.0 g / cm 3 , with a conveyor speed of 10 mm / min, drying the tape at a temperature of 30-40 ° C for no more than 180 minutes; subsequent cooling of the tape to room temperature at the outlet of the injection plant in a natural way; forming plates from tape by stamping; followed by heating of the plates at a temperature of 400 to 500 ° C, at which the removal of the components of the organic component occurs, after which the resulting semi-finished product in the form of a preform is sintered at a pressure of 0.1-1.0 MPa in an atmosphere of nitrogen-containing gas at a temperature of 1650-1820 ° C within 1-3 hours, followed by cooling the resulting ceramics to 1200 ° C at a rate of 100 ° C / h, then at a speed of 300 ° C / h to room temperature. Before forming the plates in the tape, perforation of holes with a diameter of 0.2 mm or more is performed. As a nitrogen-containing gas, nitrogen or a mixture of nitrogen with hydrogen or argon is used, in an amount of not more than 10 vol.%, And these sintering additives are introduced into the mixture separately or in a mixture.

В качестве порошка нитрида алюминия используют порошок с удельной поверхностью 10-12 м2/г, со средним размером частиц менее 1 мкм и содержащий не менее 10% кубической фазы нитрида алюминия с наноразмерными частицами менее 100 нм, при содержании примесей: О не более 0,7% по весу; С - 130-270 ppm; Ca - 200-240 ppm; Si - 39-48 ppm; Fe - 10-14 ppm. Использование такого порошка нитрида алюминия способствует образованию центров кристаллизации и повышению плотности конечного материала до 96-98% от теоретической.As an aluminum nitride powder, a powder with a specific surface area of 10-12 m 2 / g, with an average particle size of less than 1 μm and containing at least 10% of the cubic phase of aluminum nitride with nanosized particles of less than 100 nm, with an impurity content of: O is not more than 0 7% by weight; C - 130-270 ppm; Ca - 200-240 ppm; Si - 39-48 ppm; Fe - 10-14 ppm. The use of such a powder of aluminum nitride promotes the formation of crystallization centers and increases the density of the final material to 96-98% of theoretical.

Добавление спекающих технологических добавок Y2O3, CaO, MgO в количестве не более 6 мас.% в состав шихты обеспечивает формирование плотной структуры нитрида алюминия в процессе горячего прессования, при этом введение оксидов магния и кальция позволяет проводить стадию спекания при более мягких условиях (Т=1650-1750°С и Р=0,1-0,2 МПа), по сравнению с режимом спекания композиции нитрид алюминия - оксид иттрия (Т=1750-1820°С и Р=0,1-1,0 МПа). Оксид иттрия также формирует при спекании жидкую фазу, обеспечивая уплотнение керамики, и очищает ее от кислорода.The addition of sintering technological additives Y 2 O 3 , CaO, MgO in an amount of not more than 6 wt.% To the composition of the charge ensures the formation of a dense structure of aluminum nitride during hot pressing, while the introduction of magnesium and calcium oxides allows the sintering stage to be carried out under milder conditions ( T = 1650-1750 ° C and P = 0.1-0.2 MPa), compared with the sintering mode of the composition of aluminum nitride - yttrium oxide (T = 1750-1820 ° C and P = 0.1-1.0 MPa ) Yttrium oxide also forms a liquid phase during sintering, providing ceramic compaction, and purifies it of oxygen.

Использование шликерного литья из неорганической (нитрид алюминия + технологические добавки) и органической составляющих позволяет снизить усадку при спекании полуфабриката, а также повысить плотность или снизить пористость конечного материала. Каждый компонент из органической составляющей шликера так же, как и признаки способа шликерного литья и спекания, играют свою незаменимую роль и способствуют вместе со всей совокупностью признаков изобретения достижению технического результата.The use of slip casting from inorganic (aluminum nitride + processing aids) and organic components reduces shrinkage during sintering of the semi-finished product, as well as increasing the density or porosity of the final material. Each component of the organic component of the slip, as well as the features of the slip casting and sintering method, play an indispensable role and contribute, together with the totality of the features of the invention, to the achievement of a technical result.

Так, дисперсант, в качестве которого используют фосфорнокислый эфир, преимущественно марки BEYCOSTAT C213, предотвращает слипание частиц порошков шихты.So, a dispersant, which is used as phosphate ester, mainly of the brand BEYCOSTAT C213, prevents the adhesion of particles of powder powders.

Связующее вещество, в качестве которого используют поливинилбутираль PVB, обеспечивает гибкость керамической ленты после литья, возможность ее хранения и обработки (резки, вырубки, перфорации отверстий и т.д.). Пластификатор, в качестве которого используют смесь полиэтиленгликоля с дибутилфталатом, преимущественно в соотношении 1:1, обеспечивает смягчение связующего вещества и повышение гибкости керамической ленты после литья.A binder, which is used as PVB polyvinyl butyral, provides flexibility of the ceramic tape after casting, the possibility of its storage and processing (cutting, punching, hole punching, etc.). A plasticizer, which is used as a mixture of polyethylene glycol with dibutyl phthalate, mainly in a 1: 1 ratio, provides softening of the binder and increasing the flexibility of the ceramic tape after casting.

Кроме того, связующее вещество и пластификатор исключают прилипание шликера к конвейеру в процессе литья.In addition, the binder and plasticizer prevent adhesion of the slip to the conveyor during the casting process.

Указанные компоненты органической составляющей не ограничивают возможности использования других известных компонентов при подготовке шихты. В данном случае, опыты были отработаны на известных компонентах, представленных в формуле.These components of the organic component do not limit the use of other known components in the preparation of the charge. In this case, the experiments were tested on known components presented in the formula.

Сущность способа подтверждается примерами.The essence of the method is confirmed by examples.

Пример 1.Example 1

Готовят шихту перемешиванием порошков нитрида алюминия (95 мас.%), полученного методом СВС, с удельной поверхностью 10 м2/г, с размерами частиц менее 1 мкм и оксида иттрия (5 мас.%) с размерами частиц менее 1 мкм, при этом нитрид алюминия содержит 10 мас.% кубической фазы с размерами частиц ≤60 нм. Далее указанная смесь будет обозначена как неорганическая составляющая K1 шликера. Затем готовят литейный шликер, для этой цели в неорганическую составляющую (35 мас.%), содержащую нитрид алюминия и Y2O3, добавляют органическую составляющую K2, содержащую: растворитель 53 мас.% в виде азеотропной смеси метилэтилкетона с этанолом (МЕK/EtOH), дисперсант, в качестве которого используют фосфорнокислый эфир, преимущественно марки BEYCOSTAT С213 в количестве 0,6 мас.%, связующее вещество 5,4 мас.%, в качестве которого используют поливинилбутираль PVB, пластификатор, в качестве которого используют смесь полиэтиленгликоля 3 мас.% с дибутилфталатом 3 мас.%, в соотношении 1:1.The mixture is prepared by mixing powders of aluminum nitride (95 wt.%), Obtained by the SHS method, with a specific surface area of 10 m 2 / g, with particle sizes less than 1 μm and yttrium oxide (5 wt.%) With particle sizes less than 1 μm, while aluminum nitride contains 10 wt.% cubic phase with particle sizes ≤60 nm. Further, this mixture will be designated as the inorganic component of the K 1 slip. Then a casting slip is prepared, for this purpose an organic component K 2 is added to the inorganic component (35 wt.%) Containing aluminum nitride and Y 2 O 3 , containing: solvent 53 wt.% In the form of an azeotropic mixture of methyl ethyl ketone with ethanol (MEK / EtOH), a dispersant that uses phosphate ester, mainly BEYCOSTAT C213 brand in an amount of 0.6 wt.%, A binder of 5.4 wt.%, Which uses polyvinyl butyral PVB, a plasticizer, which is used as a mixture of polyethylene glycol 3 wt.% with dibutyl phthalato m 3 wt.%, in a ratio of 1: 1.

Приготовление шликера проводят в шаровой мельнице с мелющими телами. Шаровая мельница должна одновременно обеспечивать и деаэрацию (удаление пузырьков воздуха) из смеси компонентов.Slip preparation is carried out in a ball mill with grinding media. A ball mill must simultaneously provide deaeration (removal of air bubbles) from the mixture of components.

Перемешивание производят в течение одного часа, при времени деаэрации 30 минут при разрежении воздуха 0,15 атм (0,015 МПа). Готовую смесь (шликер) подают в литьевую установку со скоростью движения контейнера 10 мм/мин. Сушку ленты проводят при температуре 40°С в течение 150 мин, затем проводят охлаждение ленты при выходе из установки естественным путем. Из полученной ленты толщиной 0,1 мм формуют пластины с плотностью 2,0 г/см3. Пластины перфорируют с целью получения отверстий диаметром 0,20 мм и более. После этого сформованные перфорированные пластины нагревают при температуре от 400 до 500°С до полного удаления компонентов органической составляющей. Далее полученный полуфабрикат (заготовку) спекают под давлением азота 1,0 МПа (10 атм) при температуре 1820°С в течение 1 часа, с последующим охлаждением полученной керамики до температуры 1200°С со скоростью 100°С/час, затем со скоростью 300°С/час до комнатной температуры.Stirring is carried out for one hour, with a deaeration time of 30 minutes, with a dilution of air of 0.15 atm (0.015 MPa). The finished mixture (slip) is fed into the injection machine with a container movement speed of 10 mm / min. The drying of the tape is carried out at a temperature of 40 ° C for 150 minutes, then the tape is cooled when it leaves the plant naturally. From the obtained tape with a thickness of 0.1 mm, plates with a density of 2.0 g / cm 3 are formed . The plates are perforated in order to obtain holes with a diameter of 0.20 mm or more. After that, the formed perforated plates are heated at a temperature of from 400 to 500 ° C until the components of the organic component are completely removed. Next, the obtained semi-finished product (billet) is sintered under a nitrogen pressure of 1.0 MPa (10 atm) at a temperature of 1820 ° C for 1 hour, followed by cooling of the resulting ceramics to a temperature of 1200 ° C at a speed of 100 ° C / hour, then at a speed of 300 ° C / hour to room temperature.

Полученная керамика представляет собой изделие в виде пластины из нитрида алюминия плотностью 98% от теоретической, прочностью на изгиб 450 МПа, теплопроводностью 215 Вт/м·К при выходе годного материала 85% и усадке 10%.The resulting ceramic is a product in the form of a plate of aluminum nitride with a density of 98% of theoretical, bending strength of 450 MPa, thermal conductivity of 215 W / m · K with a yield of 85% and a shrink of 10%.

Пример 2.Example 2

Готовят шихту перемешиванием порошков нитрида алюминия 94 мас.%, с удельной поверхностью 12 м2/г, с размерами частиц менее 1 мкм и смеси оксида кальция и магния в равных долях (3+3=6 мас.%) с размерами частиц менее 1 мкм, при этом нитрид алюминия содержит 15 мас.% кубической фазы с размерами частиц ≤100 нм. Затем готовят литейный шликер, для этой цели в неорганическую составляющую К1 (36,0 мас.%), содержащую нитрид алюминия и CaO+MgO, добавляют органическую составляющую К2, включающую: растворитель 51,0 мас.% в виде азеотропной смеси метилэтилкетона с этанолом (МЕK/EtOH), дисперсант, в качестве которого используют фосфорнокислый эфир, преимущественно марки BEYCOSTAT C213 в количестве 0,4 мас. %, связующее вещество 5,6 мас.%, в качестве которого используют поливинилбутираль PVB, пластификатор, в качестве которого используют смесь полиэтиленгликоля 3,5 мас.% с дибутилфталатом 3,5 мас.%, в соотношении 1:1.The mixture is prepared by mixing powders of aluminum nitride 94 wt.%, With a specific surface area of 12 m 2 / g, with particle sizes less than 1 μm and a mixture of calcium oxide and magnesium in equal proportions (3 + 3 = 6 wt.%) With particle sizes less than 1 μm, while aluminum nitride contains 15 wt.% cubic phase with particle sizes ≤100 nm. Then a casting slip is prepared, for this purpose, an organic component K 2 is added to the inorganic component K 1 (36.0 wt.%) Containing aluminum nitride and CaO + MgO, including: solvent 51.0 wt.% In the form of an azeotropic mixture of methyl ethyl ketone with ethanol (MEK / EtOH), a dispersant, which is used as phosphate ester, mainly brand BEYCOSTAT C213 in an amount of 0.4 wt. %, a binder of 5.6 wt.%, which is used polyvinyl butyral PVB, a plasticizer, which is used as a mixture of polyethylene glycol 3.5 wt.% with dibutyl phthalate 3.5 wt.%, in a ratio of 1: 1.

Приготовление шликера проводят в шаровой мельнице с мелющими телами. Шаровая мельница должна одновременно обеспечивать и деаэрацию (удаление пузырьков воздуха) из шихты.Slip preparation is carried out in a ball mill with grinding media. A ball mill must simultaneously provide deaeration (removal of air bubbles) from the charge.

Перемешивание производят в течение одного часа, при времени деаэрации 45 минут при разрежении воздуха 0,1 атм (0,01 МПа). Готовый шликер подают в литьевую установку со скоростью движения контейнера 10 мм/мин. Сушку ленты проводят при температуре 30°С в течение 180 мин, затем охлаждение ленты производят при выходе из установки естественным путем. Из полученной ленты толщиной 1,0 мм формуют пластины с плотностью 1,90 г/см3, после чего осуществляют нагрев полученных пластин при температуре от 400 до 500°С до полного удаления компонентов органической составляющей К2.Stirring is carried out for one hour, with a deaeration time of 45 minutes with a dilution of air of 0.1 atm (0.01 MPa). The finished slip is fed to the injection plant with a container speed of 10 mm / min. The drying of the tape is carried out at a temperature of 30 ° C for 180 minutes, then the cooling of the tape is carried out upon exiting the unit in a natural way. From the obtained tape with a thickness of 1.0 mm, plates with a density of 1.90 g / cm 3 are formed , after which the resulting plates are heated at a temperature of 400 to 500 ° C until the components of the organic component K 2 are completely removed.

Далее полученный полуфабрикат (заготовку) в виде пластины спекают под давлением 1 МПа (10 атм) смеси азота и 10 об.% водорода при температуре 1650°С в течение 3 часов, с последующим охлаждением полученной керамики до температуры 1200°С со скоростью 100°С/час, затем со скоростью 300°С/час до комнатной температуры.Next, the obtained semi-finished product (billet) in the form of a plate is sintered under a pressure of 1 MPa (10 atm) of a mixture of nitrogen and 10 vol.% Hydrogen at a temperature of 1650 ° C for 3 hours, followed by cooling of the resulting ceramics to a temperature of 1200 ° C at a speed of 100 ° C / hour, then at a rate of 300 ° C / hour to room temperature.

Полученная керамика представляет собой пластину плотностью 97% от теоретической с прочностью на изгиб 350 МПа и теплопроводностью 220 Вт/м·К, при выходе годных для использования пластин 80% и усадке 15%.The resulting ceramic is a plate with a density of 97% of theoretical with a bending strength of 350 MPa and a thermal conductivity of 220 W / m · K, with a yield of usable plates of 80% and a shrinkage of 15%.

Пример 3.Example 3

Готовят шихту перемешиванием порошков нитрида алюминия 97 мас.%, полученного методом СВС, с размерами частиц менее 1 мкм и удельной поверхностью 11 м2/г и Y2O3 (3 мас.%) с размерами частиц менее 1 мкм, при этом нитрид алюминия содержит 25 мас.% кубической фазы с размерами частиц ≤90 нм. Затем готовят литейный шликер, для этой цели в неорганическую составляющую К1 (35,0 мас.%), содержащую нитрид алюминия и Y2O3, добавляют органическую составляющую К2, включающую: растворитель 52,4 мас.% в виде азеотропной смеси метилэтилкетона с этанолом (МЕК/EtOH), дисперсант, в качестве которого используют фосфорнокислый эфир, преимущественно марки BEYCOSTAT С213 в количестве 0,5 мас.%, связующее вещество 5,4 мас.%, в качестве которого используют поливинилбутираль PVB, пластификатор, в качестве которого используют смесь полиэтиленгликоля 3,35 мас.% с дибутилфталатом 3,35 мас.%, в соотношении 1:1.The mixture is prepared by mixing powders of aluminum nitride 97 wt.%, Obtained by the SHS method, with particle sizes less than 1 μm and a specific surface area of 11 m 2 / g and Y 2 O 3 (3 wt.%) With particle sizes less than 1 μm, with nitride aluminum contains 25 wt.% cubic phase with particle sizes ≤90 nm. Then a casting slip is prepared, for this purpose, an organic component K 2 is added to the inorganic component K 1 (35.0 wt.%) Containing aluminum nitride and Y 2 O 3 , including: a solvent of 52.4 wt.% In the form of an azeotropic mixture methyl ethyl ketone with ethanol (MEK / EtOH), a dispersant, which is used phosphate ester, mainly BEYCOSTAT C213 in the amount of 0.5 wt.%, a binder of 5.4 wt.%, which is used polyvinyl butyral PVB, plasticizer, the quality of which is used a mixture of polyethylene glycol 3.35 wt.% with dibutyl phthalate 3.35 wt.%, in a ratio of 1: 1.

Приготовление шихты производят в шаровой мельнице с мелющими телами с одновременной деаэрацией.The preparation of the charge is carried out in a ball mill with grinding media with simultaneous deaeration.

Перемешивание производят в течение одного часа, при времени деаэрации 30 минут и разрежении воздуха 0,15 атм (0,015 МПа). Готовый шликер подают в литьевую установку со скоростью движения контейнера 10 мм/мин. Сушку ленты проводят при температуре 30°С в течение 180 мин, затем охлаждение ленты проводят при выходе из установки естественным путем. Из полученной ленты толщиной 1,0 мм формуют пластины с плотностью 2,0 г/см3, после чего осуществляют нагрев пластин при температуре от 400 до 500°С для полного удаления органической составляющей.Stirring is carried out for one hour, with a deaeration time of 30 minutes and a vacuum of 0.15 atm (0.015 MPa). The finished slip is fed to the injection plant with a container speed of 10 mm / min. The drying of the tape is carried out at a temperature of 30 ° C for 180 minutes, then the cooling of the tape is carried out when leaving the installation in a natural way. From the obtained tape with a thickness of 1.0 mm, plates with a density of 2.0 g / cm 3 are formed , after which the plates are heated at a temperature of from 400 to 500 ° C to completely remove the organic component.

Далее полученный полуфабрикат в виде пластины без перфорации отверстий спекают под давлением 1,0 МПа (10 атм) смеси азота и 10 об.% аргона при температуре 1750°С в течение 2 часов, с последующим охлаждением полученной керамики до температуры 1200°С со скоростью 100°С/час, затем со скоростью 300°С/час до комнатной.Next, the obtained semi-finished product in the form of a plate without hole punching is sintered under a pressure of 1.0 MPa (10 atm) of a mixture of nitrogen and 10 vol.% Argon at a temperature of 1750 ° C for 2 hours, followed by cooling of the resulting ceramics to a temperature of 1200 ° C at a speed 100 ° C / hour, then at a rate of 300 ° C / hour to room temperature.

Полученная керамика представляет собой пластину плотностью 98% от теоретической, при усадке 8,0%, прочностью на изгиб 300 МПа и теплопроводностью 230 Вт/м·К. Выход годных для использования пластин составляет 90%.The resulting ceramic is a plate with a density of 98% of theoretical, with a shrinkage of 8.0%, a bending strength of 300 MPa and a thermal conductivity of 230 W / m · K. The yield of usable plates is 90%.

Пример 4.Example 4

Все, как в примере 2, только спекающая добавка представляет собой смесь: 2 мас.% Y2O3+4 мас.% СаО, а спекание проводят под давлением азота 0,1 МПа.Everything, as in example 2, only the sintering additive is a mixture: 2 wt.% Y 2 O 3 +4 wt.% CaO, and sintering is carried out under a nitrogen pressure of 0.1 MPa.

Полученная керамика представляет собой пластину плотностью 98% от теоретической, прочностью на изгиб 450 МПа, теплопроводностью 215 Вт/м·К при выходе годного материала 85% и усадке 16%.The resulting ceramic is a plate with a density of 98% of theoretical, bending strength of 450 MPa, thermal conductivity of 215 W / m · K with a yield of 85% and a shrink of 16%.

После спекания керамику шлифуют и, при необходимости, полируют. Эти операции выполняют на специальных установках, которые обеспечивают автоматический контроль толщины и качества поверхности. В качестве абразивных материалов используют материалы на основе искусственного алмаза, которые обеспечивают наибольшую производительность установок. После чего измеряют эксплуатационные характеристики по известным методикам.After sintering, the ceramics are ground and, if necessary, polished. These operations are performed on special installations that provide automatic control of the thickness and quality of the surface. As abrasive materials, materials based on artificial diamond are used, which ensure the greatest productivity of the plants. Then measure the performance by known methods.

Дополнительно можно указать, что для повышения производительности и качества AlN ленты литьевая установка может иметь две емкости для шликера, которые заполняются поочередно, и из которых поочередно осуществляется подача шликера для бесперебойной работы литьевой установки. Длина ее конвейера может составлять от 12 до 18 м, в зависимости от ширины и толщины изготавливаемой AlN ленты.Additionally, you can specify that in order to improve the performance and quality of AlN tapes, the injection plant can have two slip containers, which are filled one at a time, and from which the slip is supplied alternately for the smooth operation of the injection machine. The length of its conveyor can be from 12 to 18 m, depending on the width and thickness of the manufactured AlN tape.

Лезвие литьевой установки обеспечивает формирование AlN ленты определенной толщины - от 0,1 до 1,5 мм. Обычно такие установки обеспечивают ширину ленты в 300 или 600 мм. Причем более узкая лента будет отличаться лучшим качеством, а именно равномерностью по толщине. Полученная лента сматывается в рулон. Обычно перед намоткой ее разрезают продольно на полосы шириной 100-200 мм. Полученные рулоны представляют собой исходное сырье для спекания AlN керамики. Они могут храниться в течение нескольких недель до спекания.The blade of the injection machine provides the formation of AlN tape of a certain thickness - from 0.1 to 1.5 mm. Typically, such installations provide a tape width of 300 or 600 mm. Moreover, a narrower tape will be distinguished by better quality, namely uniformity in thickness. The resulting tape is wound into a roll. Usually before winding it is cut longitudinally into strips 100–200 mm wide. The obtained rolls are the feedstock for sintering AlN ceramics. They can be stored for several weeks before sintering.

Непосредственно перед спеканием из ленты посредством штамповки формуют пластины. В пластинах может быть выполнена перфорация отверстий диаметром 0,25 мм и более, чтобы не допустить смыкания их стенок в процессе спекания. Размеры пластин, как правило, должны быть не более 150×150 мм. Это обусловлено эффектом вспучивания их при спекании, поскольку края пластин в стопке прогреваются быстрее, чем середина. Для исключения вспучивания пластины в печь загружают в кюветах, обеспечивающих равномерный прогрев стопки пластин по краям и в середине. Кюветы представляют собой «ящики», изготовленные из нитрида бора, в которые загружают пластины, помещая их одну на одну и пересыпая слои порошком нитрида бора.Immediately before sintering, the plates are formed from the tape by means of stamping. Perforations of holes with a diameter of 0.25 mm or more can be made in the plates to prevent their walls from closing during sintering. The dimensions of the plates, as a rule, should be no more than 150 × 150 mm. This is due to the effect of their expansion during sintering, since the edges of the plates in the stack warm up faster than the middle. To prevent swelling, the plates are loaded into the furnace in cuvettes, ensuring uniform heating of the stack of plates along the edges and in the middle. The cuvettes are “boxes” made of boron nitride, into which the plates are loaded, placing them one on one and pouring layers of boron nitride powder.

Для наглядности в таблице сведены основные параметры способа и свойства полученной керамики по предлагаемому способу.For clarity, the table summarizes the main parameters of the method and the properties of the obtained ceramics according to the proposed method.

Как видно из таблиц 1 и 2, предлагаемый способ изготовления керамики на основе нитрида алюминия методом сочетания шликерного литья и высокотемпературного спекания при избыточном давлении азотсодержащего газа позволяет получать керамику с максимальным значением теплопроводности 230 Вт/м·К, прочности на изгиб 450 МПа, при выходе годных для использования пластин до 90%.As can be seen from tables 1 and 2, the proposed method for the manufacture of ceramics based on aluminum nitride by a combination of slip casting and high-temperature sintering at an excess pressure of nitrogen-containing gas makes it possible to obtain ceramics with a maximum thermal conductivity of 230 W / m · K, bending strength of 450 MPa, at the exit usable plates up to 90%.

Таблица 1Table 1 Компоненты неорганической К1 и органической составляющих К2 Components of Inorganic K 1 and Organic Components K 2 Состав компонентов К12 для шликера по примерам, об.%The composition of the components K 1 + K 2 for the slip according to the examples, vol.% 1one 22 33 4four К1 K 1 35,035.0 -- -- -- 95 мас.% AlN, сод. 10 мас.% кубич. фазы + 5 мас.% Y2O3 95 wt.% AlN, soda. 10 wt.% Cubic phase + 5 wt.% Y 2 O 3 94 мас.% AlN, сод. 15 мас.% кубич. фазы + 6 мас.% (3CaO+3MgO)94 wt.% AlN, soda. 15 wt.% Cubic phase + 6 wt.% (3CaO + 3MgO) -- 36,036.0 -- 36,036.0 97 мас.% AlN, сод. 25 мас.% кубич. фазы + 3 мас.% Y2O3 97 wt.% AlN, soda. 25 wt.% Cubic phase + 3 wt.% Y 2 O 3 -- -- 35,035.0 -- 95 мас.% AlN, сод. 25 мас.% кубич. фазы + 2 мас.% Y2O3+4 CaO95 wt.% AlN, soda. 25 wt.% Cubic phase + 2 wt.% Y 2 O 3 +4 CaO -- К2 K 2 53,053.0 51,051.0 52,452,4 51,051.0 Растворитель, азеотропная смесь метилэтилкетона с этанолом, МЕK/EtOHSolvent, azeotropic mixture of methyl ethyl ketone with ethanol, MEK / EtOH Дисперсант, фосфорнокислый эфир, Beycostat C213Dispersant, phosphate ester, Beycostat C213 0,60.6 0,40.4 0,50.5 0,40.4 Связующее, поливинилбутираль (PVB)Binder, Polyvinyl Butyral (PVB) 5,45,4 5,65,6 5,45,4 5,65,6 Пластификатор, Полиэтиленгликоль: Дибутилфталат = 1:1Plasticizer, Polyethylene glycol: Dibutyl phthalate = 1: 1 3,0+3,03.0 + 3.0 3,5+3,53.5 + 3.5 3,35+3,353.35 + 3.35 3,5+3,53.5 + 3.5 Параметры синтеза керамики по примерамParameters of the synthesis of ceramics by examples Р,МПаR, MPa 1,01,0 1,01,0 1,01,0 0,10.1 Т-ра, °СT-ra, ° C 18201820 16501650 17501750 17501750 Газовая средаGas medium азотnitrogen азот + 10 об.% водородаnitrogen + 10 vol.% hydrogen азот + 10 об.% аргонаnitrogen + 10 vol.% argon АзотNitrogen

Таблица 2table 2 Свойства керамики по примерамProperties of ceramics by examples Номер примераExample Number 1one 22 33 4four Теплопроводность, Вт/м·КThermal conductivity, W / m · K 215215 220220 230230 215215 Прочность на изгиб, МПаBending Strength, MPa 450450 350350 300300 400400 Усадка, %Shrink% 1010 15fifteen 88 1616 Диэлектрическая прочность, кВ/ммDielectric Strength, kV / mm 20twenty 20twenty 20twenty 19,519.5 КТР, 1·10-6/°СKTR, 1 · 10 -6 / ° C 4,64.6 4,64.6 4,64.6 4,54,5 Объемное сопротивление, Ом·смVolume resistance, Ohm · cm ≥1·1013 ≥1 · 10 13 ≥1·1013 ≥1 · 10 13 ≥1·1013 ≥1 · 10 13 0,9·1013 0.910 13 Диэлектрическая постоянная (при f=1 МГц)Dielectric constant (at f = 1 MHz) 9,09.0 9,09.0 9,09.0 8,08.0 Выход годного материала, %The yield of material,% 8585 8080 9090 8585

Claims (4)

1. Способ получения теплопроводной керамики на основе нитрида алюминия, включающий приготовление шихты из порошков нитрида алюминия и спекающей добавки, выбранной из ряда Y2О3, CaO, MgO, в количестве не более 6 мас.%, приготовление литейного шликера из указанных порошков - неорганической составляющей и органической составляющей, литье заготовок, сушку и высокотемпературное спекание полученного полуфабриката, отличающийся тем, что в качестве нитрида алюминия используют порошок, содержащий не менее 10% кубической фазы нитрида алюминия с наноразмерными частицами менее 100 нм, приготовление литейного шликера включает последовательно: перемешивание компонентов шихты, в которую добавляют не более 65 об.% органической составляющей, содержащей в качестве растворителя смесь метилэтилкетона с этанолом в соотношении 1:2; в качестве дисперсанта - фосфорно-кислый эфир, преимущественно BEYCOSTAT C213; в качестве связующего - поливинилбутираль
PVB и в качестве пластификатора - смесь полиэтиленгликоля с дибутилфталатом, преимущественно в соотношении 1:1; перемешивание указанных компонентов с одновременной деаэрацией в течение не менее 30 мин при разрежении воздуха не менее 0,015 МПа; подачу полученного шликера в литьевую установку для формирования ленты толщиной от 0,1 до 1,5 мм, с плотностью 1,90-2,0 г/см3, со скоростью движения конвейера 10 мм/мин, сушку ленты при температуре 30-40°С в течение не более 180 мин; последующее охлаждение ленты до комнатной температуры на выходе из литьевой установки естественным путем; формовку пластин из ленты посредством штамповки, с последующим нагревом пластин при температуре от 400 до 500°С, при котором происходит удаление компонентов органической составляющей, после чего полученный полуфабрикат в виде заготовки спекают под давлением 0,1-1,0 МПа в атмосфере азотсодержащего газа при температуре 1650-1820°С в течение 1-3 ч с последующим охлаждением полученной керамики до 1200°С со скоростью 100°С/ч, затем со скоростью 300°С/ч до комнатной температуры.
1. A method of obtaining a heat-conducting ceramic based on aluminum nitride, including the preparation of a mixture of powders of aluminum nitride and a sintering agent selected from the series Y 2 O 3 , CaO, MgO, in an amount of not more than 6 wt.%, The preparation of a cast slip from these powders - inorganic component and organic component, casting of preforms, drying and high-temperature sintering of the obtained semi-finished product, characterized in that a powder containing at least 10% cubic phase of aluminum nitride from nanor is used as aluminum nitride particles of less than 100 nm, the preparation of the casting slip includes the following: mixing the components of the mixture, to which no more than 65 vol.% organic component is added, containing as a solvent a mixture of methyl ethyl ketone with ethanol in a ratio of 1: 2; as a dispersant, phosphoric acid ester, mainly BEYCOSTAT C213; as a binder - polyvinyl butyral
PVB and, as a plasticizer, a mixture of polyethylene glycol with dibutyl phthalate, preferably in a ratio of 1: 1; mixing these components with simultaneous deaeration for at least 30 minutes with a vacuum of at least 0.015 MPa; feeding the obtained slurry to an injection machine for forming a tape with a thickness of 0.1 to 1.5 mm, with a density of 1.90-2.0 g / cm 3 , with a conveyor speed of 10 mm / min, drying the tape at a temperature of 30-40 ° C for no more than 180 minutes; subsequent cooling of the tape to room temperature at the outlet of the injection plant in a natural way; forming the plates from the tape by stamping, followed by heating the plates at a temperature of from 400 to 500 ° C, at which the components of the organic component are removed, after which the resulting semi-finished product in the form of a preform is sintered under a pressure of 0.1-1.0 MPa in an atmosphere of nitrogen-containing gas at a temperature of 1650-1820 ° C for 1-3 hours, followed by cooling of the obtained ceramics to 1200 ° C at a speed of 100 ° C / h, then at a speed of 300 ° C / h to room temperature.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед формовкой пластин в ленте выполняют перфорацию отверстий диаметром 0,2 мм и более.2. The method according to claim 1, characterized in that before forming the plates in the tape, perforation of holes with a diameter of 0.2 mm or more is performed. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего газа используют азот, или смесь азота с водородом, или аргоном в количестве не более 10 об.%.3. The method according to claim 1, characterized in that nitrogen or a mixture of nitrogen with hydrogen or argon in an amount of not more than 10 vol.% Is used as a nitrogen-containing gas. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанные спекающие добавки вводят в шихту порознь или в смеси. 4. The method according to claim 1, characterized in that the said sintering additives are introduced into the mixture separately or in a mixture.
RU2010130176/03A 2010-07-21 2010-07-21 Method of producing aluminium nitride-based heat-conducting ceramic RU2433108C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010130176/03A RU2433108C1 (en) 2010-07-21 2010-07-21 Method of producing aluminium nitride-based heat-conducting ceramic

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010130176/03A RU2433108C1 (en) 2010-07-21 2010-07-21 Method of producing aluminium nitride-based heat-conducting ceramic

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2433108C1 true RU2433108C1 (en) 2011-11-10

Family

ID=44997202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010130176/03A RU2433108C1 (en) 2010-07-21 2010-07-21 Method of producing aluminium nitride-based heat-conducting ceramic

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2433108C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2560456C2 (en) * 2013-05-07 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Annealing of ceramic parts
RU2587669C2 (en) * 2014-09-25 2016-06-20 Акционерное общество "НЭВЗ-КЕРАМИКС" Method of making aluminium nitride-based heat-conducting ceramic

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2560456C2 (en) * 2013-05-07 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Annealing of ceramic parts
RU2587669C2 (en) * 2014-09-25 2016-06-20 Акционерное общество "НЭВЗ-КЕРАМИКС" Method of making aluminium nitride-based heat-conducting ceramic

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112159236B (en) High-thermal-conductivity silicon nitride ceramic substrate and preparation method thereof
JP5060092B2 (en) Semiconductor device heat sink
CN107188567B (en) Preparation method of aluminum nitride ceramic with high thermal conductivity
CN113200747B (en) Low-temperature sintered aluminum nitride ceramic material, aluminum nitride casting slurry and application
JP2024500914A (en) High thermal conductivity silicon nitride ceramic insulating board and method for manufacturing the same
KR101751531B1 (en) Method for producing silicon nitride substrate
US5767028A (en) Aluminum nitride sintered body and method for manufacturing the same
CN1142813A (en) A low temperature sintering route for aluminum nitride ceramics
KR960016070B1 (en) Sintered aluminium nitride and its production
RU2587669C2 (en) Method of making aluminium nitride-based heat-conducting ceramic
JP3472585B2 (en) Aluminum nitride sintered body
RU2433108C1 (en) Method of producing aluminium nitride-based heat-conducting ceramic
JP2001354479A (en) Aluminum nitride sintered compact and its manufacturing method
JPH06329474A (en) Sintered aluminum nitride and its production
JP4564257B2 (en) High thermal conductivity aluminum nitride sintered body
JPH0442861A (en) Preparation of highly strong aluminum nitride sintered product
JP2735227B2 (en) Manufacturing method of aluminum nitride sintered body
JP2003201179A (en) Aluminum nitride sintered compact and production method therefor
CN116396081A (en) Method for preparing high-strength aluminum nitride ceramic by low-temperature sintering
JPH08157262A (en) Aluminum nitride sintered compact and its production
CN116589286A (en) Preparation method of aluminum nitride ceramic with yttrium acetylacetonate as sintering aid
CN115716751A (en) Modified silicon carbide ceramic and preparation method thereof
JPS62241814A (en) Aluminum nitride powder
JPH0680473A (en) Production of aluminum nitride substrate
JPH05229872A (en) Production of ceramic sintered compact

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140722