金刚石-碳化硅复合材料及其制备方法、电子设备技术

本发明专利技术涉及一种金刚石‑碳化硅复合材料及其制备方法、电子设备，制备方法包括以下步骤：将金刚石、分散剂、聚碳硅烷、塑化剂和溶剂混合，制备流延浆料；对所述流延浆料进行流延成型处理，制备生坯；对所述生坯进行热压烧结处理；该方法制备得到的金刚石‑碳化硅复合材料具有致密度高，热导率高的优点，且具有工艺简单，生产周期短，自动化程度高，适合大规模工业生产的优势。

Diamond silicon carbide composite material and its preparation method, electronic equipment

【技术实现步骤摘要】
金刚石-碳化硅复合材料及其制备方法、电子设备
本专利技术涉及陶瓷材料
，特别是涉及一种金刚石-碳化硅复合材料及其制备方法、电子设备。
技术介绍
金刚石-碳化硅复合材料因其具有高热导率、高硬度和低热膨胀系数等优异特性可以作为综合性能优异的第三代电子封装材料以及高性能耐磨材料。传统的金刚石-碳化硅复合材料的制备多采用热等静压、高温高压烧结等方法，上述方法不仅设备复杂，生产成本高，且不易制备形状复杂，致密度高的材料，导致材料的热导率低、介电性能不佳；同时由于磨具的限制，制备适合电路散热用的大尺寸基板材料仍较困难。
技术实现思路
基于此，有必要提供能够提高热导率和介电性能的金刚石-碳化硅复合材料的制备方法。一种金刚石-碳化硅复合材料的制备方法，包括以下步骤：将金刚石、分散剂、聚碳硅烷、塑化剂和溶剂混合，制备流延浆料；对所述流延浆料进行流延成型处理，制备生坯；对所述生坯进行热压烧结处理。该方法通过将聚碳硅烷作为粘结剂与金刚石等原料进行混合，通过流延成型工艺得到金刚石与聚碳硅烷的生坯，生坯中的聚碳硅烷裂解生成具有较高烧结活性的非晶态碳化硅，再将非晶态碳化硅热压烧结，以使非晶态碳化硅烧结致密化。整个过程中不会发生硅碳反应，且避免了硅碳反应造成的局部温度升高，从而有效防止金刚石的石墨化，同时可避免得到的复合材料的存在残留硅的问题，制备得到的金刚石-碳化硅复合材料具有致密度高，热导率高的优点。该方法具有工艺简单，生产周期短，自动化程度高，适合大规模工业生产的优势。>在其中一个实施例中，将所述金刚石、分散剂、聚碳硅烷、塑化剂和溶剂按照40～60:1～5:5～10:5～10:30～35的重量比混合。在其中一个实施例中，在制备所述流延浆料时还包括加入硅粉的步骤，所述硅粉与聚碳硅烷的重量比为0.01～0.1:1。在其中一个实施例中，所述金刚石的平均粒径为30μm～150μm，所述硅粉的平均粒径为5μm～15μm。在其中一个实施例中，所述分散剂为磷酸三乙酯、蓖麻油中的至少一种；及/或，所述溶剂为异丙醇与甲苯的共沸液、乙醇与乙酸乙酯的共沸液、乙醇与甲乙酮的共沸液、三氯乙烯与甲乙酮的共沸液中的至少一种；及/或，所述塑化剂为邻苯二甲酸二辛酯。在其中一个实施例中，所述流延浆料的制备步骤包括：将金刚石与分散剂在溶剂中进行球磨5h～7h；再向球磨后的浆料中加入聚碳硅烷和塑化剂，继续球磨5h～12h。在其中一个实施例中，对所述流延浆料进行流延成型处理的步骤包括：对所述流延浆料进行真空脱泡处理，再对脱泡后的浆料进行流延成型。在其中一个实施例中，所述真空脱泡处理的真空度为-0.0875MPa～-0.1MPa，脱泡时间为30min～50min。在其中一个实施例中，流延成型后的所述生坯的厚度为0.3mm～0.5mm。在其中一个实施例中，对所述生坯进行热压烧结处理步骤之前还包括步骤：将流延成型后生坯切割，并将切割后的生坯逐层叠加至厚度为0.5mm～1mm。在其中一个实施例中，所述热压烧结的方法为：在保护气体中，将所述生坯在900℃～1200℃下保温1h～2h，再升温至1400℃～1600℃保温1h～2h。在其中一个实施例中，在1400℃～1600℃下进行热压烧结时的压力为10MPa～40MPa。一种金刚石-碳化硅复合材料，所述金刚石-碳化硅复合材料的密度为2.98g/cm3～3.3g/cm3，致密度大于95％。一种电子设备，包括设备主体以及对所述设备主体进行封装的封装材料，所述封装材料如所述的金刚石-碳化硅复合材料。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述。以下给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。一实施方式的金刚石-碳化硅复合材料的制备方法，包括以下步骤：S110：将金刚石、聚碳硅烷和塑化剂混合，制备流延浆料；其中，将所述金刚石、分散剂、聚碳硅烷、塑化剂和溶剂按照40～60:1～5:5～10:5～10:30～35的重量比混合。此范围内的各组分含量能够利于后续进行流延成型制备超薄的生坯。在其中一个实施例中，在制备所述流延浆料时还包括加入硅粉的步骤，硅粉与聚碳硅烷的重量比为0.01～0.1:1。优选地，硅粉与聚碳硅烷的重量比为0.01～0.05:1。在其中一个实施例中，金刚石的平均粒径为30μm～150μm，硅粉的平均粒径为5μm～15μm。金刚石、硅粉控制在合适的粒径范围内，有利于原料之间的混合，使各原料之间充分反应，便于复合材料成型。利于后续流延成型制备超薄的生坯。在具体的示例中，金刚石的平均粒径可以为30μm、40μm、50μm、70μm、100μm、120μm或150μm；硅粉的平均粒径为5μm、7μm、10μm、12μm或15μm。在具体的示例中，分散剂可以为磷酸三乙酯、蓖麻油中的至少一种；溶剂为异丙醇与甲苯的共沸液、乙醇与乙酸乙酯的共沸液、乙醇与甲乙酮的共沸液、三氯乙烯与甲乙酮的共沸液中的至少一种。溶剂用于将溶解金刚石表面的油脂等有机杂质及混粉时对粉料的润湿。进一步地，塑化剂可以为邻苯二甲酸二辛酯。在其中一个实施例中，制备流延浆料的步骤包括；将金刚石与分散剂在溶剂中进行球磨分散，球磨时间为5h～7h；充分分散的浆料中加入粘结剂聚碳硅烷和塑化剂，继续球磨5h～12h，得到流延浆料；在其中一个实施例中，步骤S110具体为：将金刚石、硅粉和分散剂在溶剂中进行球磨分散5h～7h，再向分散后的浆料中加入聚碳硅烷和塑化剂，继续球磨5h～12h，制备流延浆料；其中，金刚石、分散剂、溶剂、聚碳硅烷与塑化剂的重量比为40～60:1～5:5～10:5～10:30～35；其中，硅粉与聚碳硅烷的重量比为00～0.1:1；S120：对流延浆料进行流延成型处理，制备含有金刚石和聚碳硅烷的生坯；通过流延成型工艺制备得到金刚石与聚碳硅烷混合的生坯，该生坯的金刚石分布均匀。在其中一个实施中，对流延浆料进行流延成型处理的步骤包括：对流延浆料进行真空脱泡处理，再对脱泡后的浆料进行流延成型；具体地，真空脱泡处理的真空度为-0.0875MPa～-0.01MPa，脱泡时间为30min～50min。该参数的真空脱泡处理工艺，能够将浆料中的气泡除去。在其中一个实施例中，流延成型后生坯的厚度为0.3mm～0.5mm。进一步地，将流延成型后的生坯在空气中自然干燥后脱模，将刮刀高度设置为1.5mm，然后根据所需要的尺寸对生坯进行裁剪。在其中一个实施例中，步骤S110具体为：将流延浆料进行在真空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金刚石-碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将金刚石、分散剂、聚碳硅烷、塑化剂和溶剂混合，制备流延浆料；/n对所述流延浆料进行流延成型处理，制备生坯；/n对所述生坯进行热压烧结处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种金刚石-碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将金刚石、分散剂、聚碳硅烷、塑化剂和溶剂混合，制备流延浆料；
对所述流延浆料进行流延成型处理，制备生坯；
对所述生坯进行热压烧结处理。


2.根据权利要求1所述的金刚石-碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于，将所述金刚石、分散剂、聚碳硅烷、塑化剂和溶剂按照40～60:1～5:5～10:5～10:30～35的重量比混合。


3.根据权利要求2所述的金刚石-碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于，所述分散剂为磷酸三乙酯、蓖麻油中的至少一种；及/或，所述溶剂为异丙醇与甲苯的共沸液、乙醇与乙酸乙酯的共沸液、乙醇与甲乙酮的共沸液、三氯乙烯与甲乙酮的共沸液中的至少一种；及/或，所述塑化剂为邻苯二甲酸二辛酯。


4.根据权利要求1所述的金刚石-碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于，在制备所述流延浆料时还包括加入硅粉的步骤，所述硅粉与聚碳硅烷的重量比为0.01～0.1:1。


5.根据权利要求1～4任一项所述的金刚石-碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于，对所述流延浆料进行流延成型处理的步骤包括：对...

【专利技术属性】
技术研发人员：何新波，刘鹏飞，沈学为，王旭磊，吴茂，
申请(专利权)人：北京科技大学广州新材料研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44