The invention belongs to the technical field of the preparation of ceramic materials, and relates to a method for the preparation of high thermal conductivity silicon nitride ceramics by adding fluoride. In the present invention to alpha Si3N4 as raw materials, with a mixture of silicon nitride magnesium and rare earth fluorides as sintering additives, additives was added in 1 ~ 15wt%. Firstly, Si3N4 powders were pretreated surface modified by nano TiC, the processed raw materials, additives, adhesives, seed, defoaming agent and solvent into the milling tank mixing, adding dispersant two mixed slurry after ball milling, after drying, granulation, molding, sintering, heat the process was prepared by high thermal conductivity of silicon nitride ceramics. The present invention by adding rare earth metal fluoride additives to avoid oxygen into the silicon nitride ceramic lattice, reduced lattice oxygen impurity content of adverse effects on the thermal conductivity, the thermal conductivity of silicon nitride ceramics prepared with high efficiency in the field of electronic packaging materials has great potential applications.
【技术实现步骤摘要】
一种添加氟化物制备高导热氮化硅陶瓷的方法
本专利技术属于陶瓷材料制备
,具体涉及一种添加氟化物制备高导热氮化硅陶瓷的方法。
技术介绍
随着集成电路和功能器件的不断发展,人们对电路工作温度的散热问题提出了更高的要求。要解决这一严重的问题,必须采用新材料通过衬底进行散热。目前可用作电子基片的陶瓷材料有Al2O3、BeO、AlN等,其中Al2O3的热导率最高仅为31.7W/(m·K),难以满足集成技术快速发展的要求。陶瓷中BeO的导热率最高,但BeO的一个致命弱点就是其毒性很大,对于生产操作人员带来了不便,在工业生产中的使用受到了很大的限制。AlN陶瓷是一种优良的高导热材料,其热导率的理论值与BeO(320W/(m·K))相近,但AlN存在易氧化、抗水性差等问题,这影响了其应用范围。在不断寻找高导热陶瓷的研究中,Haggerty等人计算得出Si3N4晶体的热导率可高达320W/(m·K),并有着比AlN更高的机械强度。抗水性比AlN好,可以水基处理,降低了生产成本。此外具有电绝缘性好、无毒、强度高、抗氧化性好、线膨胀系数小、热稳定性好等优异的性能,能够在诸多恶劣的环境中使用,是一种理想的电子封装材料。Si3N4是共健化合物,自扩散系数低,固相烧结很难得到高致密度的Si3N4陶瓷。目前Si3N4多采用液相烧结方式,在烧结过程中添加烧结助剂,使其在高温下与Si3N4表面的二氧化硅生成液相促进Si3N4的致密化。Si3N4陶瓷的中的杂质含量、晶界相、晶格缺陷等都是影响导热率的重要因素,其中晶格氧对声子散射十分显著,是影响Si3N4陶瓷热导率最主要的因素。要获得高 ...
【技术保护点】
一种添加氟化物制备高导热氮化硅陶瓷的方法,其特征在于:(1)以α‑Si3N4为原料,以氮化硅镁和稀土氟化物的混合物为烧结助剂,助剂的添加量为1~15wt%;(2)首先用纳米TiC对原料Si3N4粉末进行表面改性的预处理,将处理后的原料、烧结助剂、粘结剂、晶种、消泡剂、溶剂放入球磨罐中混合均匀,再加入分散剂进行二次球磨,球磨后的混合浆料经过烘干、造粒、成型、烧结、热处理过程制备得到高导热氮化硅陶瓷。
【技术特征摘要】
1.一种添加氟化物制备高导热氮化硅陶瓷的方法,其特征在于:(1)以α-Si3N4为原料,以氮化硅镁和稀土氟化物的混合物为烧结助剂,助剂的添加量为1~15wt%;(2)首先用纳米TiC对原料Si3N4粉末进行表面改性的预处理,将处理后的原料、烧结助剂、粘结剂、晶种、消泡剂、溶剂放入球磨罐中混合均匀,再加入分散剂进行二次球磨,球磨后的混合浆料经过烘干、造粒、成型、烧结、热处理过程制备得到高导热氮化硅陶瓷。2.按照权利要求1所述的一种添加氟化物制备高导热氮化硅陶瓷的方法,其特征在于,所述的Si3N4原料的α相>90%,纯度>99%,粒度为0.4~1.2μm。3.按照权利要求1所述的一种添加氟化物制备高导热氮化硅陶瓷的方法,其特征在于,所述的稀土氟化物为YF3、LaF3、YbF3、EuF3、SmF3、CeF3或NdF3中的任一种或一种以上。4.按照权利要求1所述的一种添加氟化物制备高导热氮化硅陶瓷的方法,其特征在于,所述粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛或聚乙烯醇中的任一种,晶种为β相氮化硅...
【专利技术属性】
技术研发人员:张红冉,刘久明,
申请(专利权)人:河北高富氮化硅材料有限公司,
类型:发明
国别省市:河北,13
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