一种氮化硼陶瓷材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种氮化硼陶瓷材料及其制备方法与应用。所述制备方法包括如下步骤：取含有氮化硼和硼酸的混合粉体，经冷烧结，退火，制得所述氮化硼陶瓷材料。本发明专利技术的所述制备方法中于退火前进行冷烧结处理，有利于氮化硼陶瓷材料致密性提升，使所得陶瓷材料的孔隙少、密度高，陶瓷材料的导热性能好，同时本发明专利技术所得氮化硼陶瓷材料具有介电常数低的特点。得氮化硼陶瓷材料具有介电常数低的特点。得氮化硼陶瓷材料具有介电常数低的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化硼陶瓷材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于陶瓷材料
，具体涉及一种氮化硼陶瓷材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]在微波通信技术的需求牵引下，电子设备正朝着集成化、高能效、高可靠性的方向发展，对于电子设备的材料的导热性能要求越来越高。例如，对于封装基板而言，电子设备的功率密度越来越大，基板单位发热量越来越多，散热问题已经成为制约通信技术进一步发展的核心问题之一。目前，基板材料多种多样，包括有机基板材料、陶瓷材料等。其中，陶瓷材料的制备方法包括有高温烧结、等离子体烧结等。然而相关技术中制得的陶瓷材料致密性较差，导热性能较差。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种氮化硼陶瓷材料的制备方法，制得的陶瓷材料致密性好，导热性能优秀。
[0004]本专利技术还提出一种氮化硼陶瓷材料。
[0005]本专利技术还提出一种封装基板。
[0006]本专利技术还提出一种电子器件。
[0007]本专利技术还提出上述氮化硼陶瓷材料的应用。
[0008]本专利技术的第一方面，提出了一种氮化硼陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：取含有氮化硼和硼酸的混合粉体，经冷烧结，退火，制得所述氮化硼陶瓷材料。
[0009]根据本专利技术实施例的氮化硼陶瓷材料的制备方法，至少具有以下有益效果：
[0010]本专利技术中于退火前进行冷烧结处理，有利于氮化硼陶瓷材料致密性提升，使所得氮化硼陶瓷材料的孔隙少、密度高，陶瓷材料的导热性能好。同时，本专利技术所得氮化硼陶瓷材料具有介电常数低、介电损耗低的特点。所述氮化硼陶瓷材料可应用于高频高速电路基板、封装基板等功率电子封装集成技术中，也可应用于5G技术、物联网和卫星通信等高频通信系统技术中。
[0011]此外，本专利技术原料价格低廉，工艺方法简单，易于控制，工艺重复性好，具有广阔的应用前景。
[0012]在本专利技术的一些实施方式中，所述混合粉体中，所述氮化硼包括六方氮化硼(h
‑
BN)。
[0013]h
‑
BN俗称“白石墨”，它具有类似石墨的层状结构，具有高的热稳定性、高的化学稳定性、优异的导热能力、良好的高温绝缘性。但是由于h
‑
BN是B和N原子交替形成的六元环状网络，并且通过共价键进行键合而层与层之间通过范德华力相连接，难以烧结致密。
[0014]本专利技术中于退火前进行冷烧结处理，有利于h
‑
BN的烧结、陶瓷材料致密性提升，使所得陶瓷材料的孔隙少、密度高，陶瓷材料的导热性能好。先采用h
‑
BN粉体和H3BO3为原料，
制备H3BO3‑
h
‑
BN混合粉体，然后通过冷烧结制备H3BO3‑
h
‑
BN复合陶瓷，最后将H3BO3‑
h
‑
BN复合陶瓷退火，获得低温烧结致密的氮化硼陶瓷材料。此外，本专利技术的原料包括商业化的六方氮化硼(h
‑
BN)粉体和H3BO3粉体，原料价格低廉，工艺方法简单，易于控制，工艺重复性好，具有广阔的应用前景。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，所述冷烧结的烧结温度为10
‑
80℃。
[0016]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述冷烧结的烧结温度为25
‑
65℃。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中，所述冷烧结的烧结时间为5
‑
200min。
[0018]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述冷烧结的烧结时间为10
‑
120min。
[0019]在本专利技术的一些更优选的实施方式中，所述冷烧结的烧结时间为30
‑
90min。
[0020]在本专利技术的一些实施方式中，所述冷烧结的压力为100
‑
600MPa。
[0021]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述冷烧结的压力为200
‑
500MPa。
[0022]在本专利技术的一些实施方式中，所述混合粉体中，所述氮化硼和所述硼酸的体积之比为(5
‑
110):(5
‑
110)。
[0023]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述混合粉体中，所述氮化硼和所述硼酸的体积之比为(10
‑
90):(10
‑
90)。
[0024]在本专利技术的一些实施方式中，所述退火为于含氨气的气氛下退火。
[0025]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述退火为于氨气的气氛下退火。
[0026]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述退火温度为700
‑
1100℃，退火时间为0.5
‑
8h。
[0027]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述退火温度为850
‑
950℃，退火时间为2
‑
6h。
[0028]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述退火步骤中，升温速率为5
‑
15℃/min。
[0029]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述含氨气的气氛为含有氨气和惰性气体的气氛。
[0030]在本专利技术的一些实施方式中，所述退火包括：于含氨气的环境下，以5
‑
15℃/min速率进行升温，于850
‑
950℃下退火2
‑
6h。
[0031]在本专利技术的一些实施方式中，所述制备方法包括如下步骤：将所述混合粉体与水混合，得到混合物Ⅰ，冷烧结，于含氨气的气氛下退火，制得所述氮化硼陶瓷材料。
[0032]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述混合物Ⅰ中，水与所述混合粉体中的硼酸的质量之比为(5
‑
20):(95
‑
110)。
[0033]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述混合物Ⅰ中，氮化硼、硼酸和水的体积之比为(5
‑
110):(5
‑
110):(0.5
‑
20)，更优选为(10
‑
90):(10
‑
90):(1
‑
10)。
[0034]在本专利技术的一些实施方式中，所述制备方法包括如下步骤：
[0035]S1，将所述混合粉体与水混合，得到混合物Ⅰ；
[0036]S2，对所述混合物Ⅰ进行冷烧结，得到物料Ⅰ；
[0037]S3，将所述物料Ⅰ于含氨气的气氛下进行退火，得到所述氮化硼陶瓷材料。
[0038]在本专利技术的一些优选的实施方式中，物料Ⅰ为H3BO3‑
h
‑
BN复合陶瓷材料。
[0039]在本专利技术的一些实施方式中，所述制备方法包括制备所述混合粉体，所述混合粉体的制备包括如下操作：将氮化硼和含硼酸的水溶液混合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化硼陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：取含有氮化硼和硼酸的混合粉体，经冷烧结，退火，制得所述氮化硼陶瓷材料。2.根据权利要求1所述的氮化硼陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述冷烧结的烧结温度为10
‑
80℃，更优选为25
‑
65℃；优选地，所述冷烧结的烧结时间为5
‑
200min，更优选为10
‑
120min；优选地，所述冷烧结的压力为100
‑
600MPa。3.根据权利要求1所述的氮化硼陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述混合粉体中，所述氮化硼和所述硼酸的体积之比为(5
‑
110):(5
‑
110)。4.根据权利要求1所述的氮化硼陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述退火为于含氨气的气氛下退火；优选地，所述退火温度为700
‑
1100℃，退火时间为0.5
‑
8h。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的氮化硼陶瓷材料的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪宏，程进，陈乃超，徐信未，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：