一种Si-O-C陶瓷柔性基板的制备方法技术

一种Si‑O‑C陶瓷柔性基板的制备方法，涉及陶瓷基板。将连续无机纤维平纹布裁剪，形成样品A；将样品A平铺于平板上，密封，抽真空得样品B；将有机硅树脂溶于溶剂中，得有机硅树脂溶液C；在保持样品B一端抽真空的状态下，用导管导入有机硅树脂溶液C，浸润纤维布，浸润后，将连通树脂的一端封闭，形成样品D；对样品D抽真空，使溶剂挥发，直至树脂定型，停止抽真空，得板状固体E，再置于鼓风烘箱中，升温，有机硅树脂于热空气中的氧气反应，发生交联，形成Si‑O‑Si键，得交联产物F；将交联产物F置于管式炉中，升温，冷却至室温，得热解产物G，即为Si‑O‑C陶瓷柔性基板。

A preparation method of Si O C ceramic flexible substrate

A preparation method of Si O C ceramic flexible substrate, relates to a ceramic substrate. The continuous cropping of inorganic fiber plain cloth, forming a sample of A; the sample A tile on the plate, seal, vacuum sample B; silicone resin dissolved in a solvent, organosilicon resin solution C; in keeping the samples at one end of the B vacuum state, using silicone catheter into resin solution C, infiltration of fiber cloth, infiltration, one end will be connected to the formation of D resin sealed sample; the sample D vacuum, so that the solvent, until the resin stereotypes, stop vacuum, plate - shaped solid E, then placed in the blast oven, heating, oxygen, silicon resin in hot air crosslinking, the formation of Si O Si key, cross-linked product F; crosslinking product F in a tube furnace, heating, cooling to room temperature, it is the pyrolysis products of G, Si O C ceramic flexible substrate.

【技术实现步骤摘要】
一种Si-O-C陶瓷柔性基板的制备方法
本专利技术涉及陶瓷基板，尤其是涉及一种Si-O-C陶瓷柔性基板的制备方法。
技术介绍
近年来，集成电路产业在我国飞速发展。其中，基板材料是连接与支撑电子器件的重要材料。其性能的好坏决定了集成电路的性能、质量和制造水平(曾小亮,孙蓉,于淑会,许建斌,汪正平.电子封装基板材料研究进展及发展趋势[J].集成技术,2014,3(6):76-83)。我国目前已在基板材料制备与技术方面取得巨大进展。然而，我国先进电子产品制造企业与国外企业存在较明显的差距，高端基板材料大多依赖进口。传统基板材料主要分为陶瓷基板、金属基板和有机基板。近年来，柔性电子技术，特别是可穿戴电子技术的兴起与迅速发展，引起全世界的广泛关注(李学通，仝洪月，赵越，杜凤山，柔性电子器件的应用、结构、力学及展望[J].力学与实践,2015,37(3):295-301)。柔性电子器件的主要特点是将电子元件安装在柔性基板上，形成重量轻、厚度薄、柔软可弯曲(变形可回复)的特殊电路，用于柔性显示(YuCJ,ZhangYH,ChengDK,etal.All-elastomeric,strain-responsivethermochromiccolorindicators.Small,2014,10(7):1266-1271)、柔性电池(BacaAJ,YuKJ,XiaoJL,etal.Compactmonocrystallinesiliconsolarmoduleswithhighvoltageoutputsandmechanicallyflexibledesigns.Energy&EnvironmentalScience,2010,3:208-211)、生物传感(KimDH,ViventietJ,AmsdenJJ,etal.Dissolvablefilmsofsilkfibroinforultrathinconformalbio-integratedelectronics.NatureMaterial,2010,9(6):511-517)等新兴高科技电子行业。柔性基板目前采用的材料均为有机塑料，如聚酰亚胺、聚醚醚酮等。有机材料具有易于加工成型、强度高、化学稳定性好等突出优势，但是存在的主要问题是导热率低(散热慢)、耐热性差。导热率的弊端可通过引入BN(HaradaM,HamauraN,OchiM,etal.Thermalconductivityofliquidcrystallineepoxy/BNfillercompositeshavingorderednetworkstructure[J].CompositesPartB-Engineering,2013,55:306-313.)、氧化铝(ZhangS,KeY,CaoX,etal.EffectofAl2O3fibersonthethermalconductivityandmechanicalpropertiesofhighdensitypolyethylenewiththeabsenceandpresenceofcompatibilizer[J].JournalofAppliedPolymerScience,2012,124(6):4874-4881.)、碳纳米管(ChoiS,ImH,KimJ.Flexibleandhighthermalconductivitythinfilmsbasedonpolymer:Aminatedmulti-walledcarbonnanotubes/micro-aluminumnitridehybridcomposites[J].CompositesPartA-AppliedScienceandManufacturing,2012,43(11):1860-1868.)等导热填料进行改善。因此，耐热性能差是制约有机基板应用的主要问题之一。当电子器件的电路进行制造、焊接、修复等操作时，往往处于300℃以上的短时高温状态；另外，某些器件要求工作环境处于长时高温。受到高分子材料特性的限制，目前的有机基板还不能满足高温工作的要求。陶瓷和金属材料的耐温性能均显著优于塑料。其中，如Al2O3、AlN、SiC、BN等陶瓷基板已开展了大量基础研究和应用研究(齐维靖，大功率LED氮化铝陶瓷散热基板的制备[D].南昌大学,南昌,2012.)，但陶瓷的缺点是脆性大，单纯的陶瓷基板不能作为柔性基板使用。金属材料如Cu，Al等可作为电路基板材料，具有化学性能稳定、耐热、可弯曲等突出优点，但金属的缺点是重量大、塑性高而形变回复能力差；此外，金属多为导体，作为基板使用时，必须在其表层镀一层绝缘层，绝缘层与金属基体在受热和冷却过程中易出现“剥离”，影响电路基板的性能稳定性；涂层的制备也增加了工艺成本。因此，研发耐高温、既导热又绝缘、低成本且具有柔性的电路基板是电子行业发展的新需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种Si-O-C陶瓷柔性基板的制备方法。本专利技术包括以下步骤：1)将连续无机纤维平纹布裁剪成电路基板需求的尺寸，并按照需求厚度进行叠层，形成样品A；在步骤1)中，所述连续无机纤维可为碳纤维、碳化硅纤维等导热率大于1W(m-1K-1)的连续无机纤维，连续无机纤维的直径可为10μm级，单层布的厚度可为0.1～0.3mm。2)将步骤1)得到的样品A平铺于涂有脱模剂的玻璃平板上，密封后，抽真空，得样品B；在步骤2)中，所述密封可采用真空袋及真空胶条密封。3)将有机硅树脂溶于溶剂中，得有机硅树脂溶液C；在步骤3)中，所述溶剂可采用乙醇等；所述有机硅树脂溶液C的粘度可为0.5～5Pa·s；所述有机硅树脂可采用可溶性固态有机硅树脂，所述可溶性固态有机硅树脂可采用甲基硅树脂等。4)在保持样品B一端抽真空的状态下，用导管从对面一端导入有机硅树脂溶液C，在真空的作用下浸润纤维布，待全部浸润后，将连通树脂的一端封闭，形成样品D；5)继续对样品D抽真空，使溶剂在真空的作用下持续挥发，直至树脂因脱除溶剂而定型，定型后停止抽真空，获得板状固体E；6)将板状固体E置于鼓风烘箱中，以1～3℃/min的速度升温到80～150℃，保温1～10h。有机硅树脂于热空气中的氧气反应，发生交联，形成Si-O-Si键，使其变成不溶不熔的结构，得交联产物F；7)将交联产物F置于管式炉中，利用N2或Ar气氛保护，以0.5～2℃/min的升温速率升温至900～1100℃，保温1～3h，而后自然冷却至室温，获得热解产物G，即为Si-O-C陶瓷柔性基板。本专利技术采用连续无机纤维为增强体，可溶性固态硅树脂为基体，利用真空袋干法成型技术制备纤维增强树脂基复合材料薄片，再经固化、高温热解，获得耐高温、高强度、低密度、高导热率、柔性大的纤维增强Si-O-C陶瓷薄片，有望用做新型柔性电子器件的电路基板。本专利技术具有工艺简单、成本低廉等特点，所制备的Si-O-C陶瓷基板具有耐高温、高强度、低密度、高导热率、高电阻率(绝缘性能好)、柔性大等特点。至今未见利用本专利技术制备陶瓷柔性基板的报道。本专利技术的有益效果是：(1)利用真空袋干法成型技术和热处理技术制备连续纤维增强Si-O-C陶瓷基板，本专利技术具有制备技术成熟，原料成本低的特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Si‑O‑C陶瓷柔性基板的制备方法，其特征在于其包括以下步骤：1)将连续无机纤维平纹布裁剪成电路基板需求的尺寸，并按照需求厚度进行叠层，形成样品A；2)将步骤1)得到的样品A平铺于涂有脱模剂的玻璃平板上，密封后，抽真空，得样品B；3)将有机硅树脂溶于溶剂中，得有机硅树脂溶液C；4)在保持样品B一端抽真空的状态下，用导管从对面一端导入有机硅树脂溶液C，在真空的作用下浸润纤维布，待全部浸润后，将连通树脂的一端封闭，形成样品D；5)继续对样品D抽真空，使溶剂在真空的作用下持续挥发，直至树脂因脱除溶剂而定型，定型后停止抽真空，获得板状固体E；6)将板状固体E置于鼓风烘箱中，以1～3℃/min的速度升温到80～150℃，保温1～10h。有机硅树脂于热空气中的氧气反应，发生交联，形成Si‑O‑Si键，使其变成不溶不熔的结构，得交联产物F；7)将交联产物F置于管式炉中，利用N

【技术特征摘要】
1.一种Si-O-C陶瓷柔性基板的制备方法，其特征在于其包括以下步骤：1)将连续无机纤维平纹布裁剪成电路基板需求的尺寸，并按照需求厚度进行叠层，形成样品A；2)将步骤1)得到的样品A平铺于涂有脱模剂的玻璃平板上，密封后，抽真空，得样品B；3)将有机硅树脂溶于溶剂中，得有机硅树脂溶液C；4)在保持样品B一端抽真空的状态下，用导管从对面一端导入有机硅树脂溶液C，在真空的作用下浸润纤维布，待全部浸润后，将连通树脂的一端封闭，形成样品D；5)继续对样品D抽真空，使溶剂在真空的作用下持续挥发，直至树脂因脱除溶剂而定型，定型后停止抽真空，获得板状固体E；6)将板状固体E置于鼓风烘箱中，以1～3℃/min的速度升温到80～150℃，保温1～10h。有机硅树脂于热空气中的氧气反应，发生交联，形成Si-O-Si键，使其变成不溶不熔的结构，得交联产物F；7)将交联产物F置于管式炉中，利用N2或Ar气氛保护，以0.5～2℃/min的升温速率升温至900～1100℃，保温1～3h，而后自然冷却至室温，获得热解产物G，即为Si-...

【专利技术属性】
技术研发人员：李思维，徐浩南，陈立富，李永财，涂惠彬，汤明，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35