一种复合制造技术

本发明专利技术属于陶瓷技术领域，特别涉及一种复合

【技术实现步骤摘要】
一种复合ZTA基板及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于陶瓷
，特别涉及一种复合
ZTA
基板及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]随着微电子封装产业的蓬勃发展，电子封装技术朝小型化
、
高密度
、
多功率和高可靠性的方向发展，电子封装材料在封装领域具有重要地位
。
常见的基板材料主要有塑料基板
、
金属基板
、
陶瓷基板和复合基板四大类
。
氧化锆增韧氧化铝陶瓷
(ZTA)
基板由于其散热性能
、
载流能力
、
绝缘性
、
热膨胀系数等，均优于普通的玻璃纤维
PCB
板材，从而被广泛应用于大功率电力电子模块
、
航空航天
、
军工电子等产品上
。
[0003]在基板的使用过程中需要对电子元器件进行承载与保护，而电路运行产生的热量在放热冷却的过程中会产生一定的热应力，使得基板材料需要具有一定的弯曲强度和热导率，才能在使用过程中不会因为热应力的存在缩短整个电路板的使用寿命，从而保证电子元件的可靠性和稳定性
。
而现有技术通过在
ZTA
基板上静压或镀上氧化铝涂层来提高氧化铝基板的热导率和弯曲强度，但存在如下问题：
(1)
制备过程操作较为复杂：需要流延氧化铝生坯
、
过渡层等，且由于两种生坯差异过大使得排胶曲线和烧结曲线较难摸索
、
烧结过程中容易产生炸裂
、
烧结所得基板连接不够紧密等不良；
(2)
成品均一性难以控制：由于烧结压重和装烧位置的不同，层间设置的过渡结构难以保证一致性，使得每次烧结所得过渡层厚度不一致，难以保证成瓷后每片的热导率和抗弯强度的均一性
。
[0004]因此，亟需提供一种复合
ZTA
基板，该复合
ZTA
基板具有良好的导热性能
、
弯曲强度，且制备过程简单，易于操作
。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在解决现有技术中存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件
。
本专利技术提供一种复合
ZTA
基板，该复合
ZTA
基板具有良好的导热性能
、
弯曲强度，且制备过程简单，易于操作
。
[0006]本专利技术的专利技术构思：本专利技术通过在
ZTA
基板上设置复合材料表层，复合材料表层为氧化铝包覆
ZTA
形成的复合网络结构，复合材料表层的导热性能高于
ZTA
基板的导热性能，可提高复合
ZTA
基板的导热性能
。
同时，
ZTA
基板和复合材料表层中均含有
ZTA
，当
ZTA
基板和复合材料表层进行结合时，因存在相同成分
ZTA
，层间结合与过渡更为紧密，使得复合
ZTA
基板具有良好的结合强度，而结合强度的提升有助于提升复合
ZTA
基板的导热性等性能
。
另外，陶瓷材料是典型的脆性材料，表面残余压应力可以大幅度提高整体的弯曲强度，复合材料表层的膨胀系数低于
ZTA
基板的膨胀系数，在
ZTA
基体生坯表面喷涂形成复合材料表层后，经高温烧结，因收缩量不同而形成表层残余压应力，可以提高
ZTA
基板的弯曲强度，使得复合
ZTA
基板的弯曲强度和导热性能同时得到提高，实现结构功能一体化设计
。
[0007]因此，本专利技术的第一方面提供一种复合
ZTA
基板
。
[0008]具体的，一种复合
ZTA
基板，包括
ZTA
基板和位于所述
ZTA
基板上的复合材料表层；
所述复合材料表层包括氧化铝和
ZTA
；且所述氧化铝包覆在所述
ZTA
四周形成包裹结构；
[0009]所述复合材料表层的厚度与
ZTA
基板的厚度比值为1：
(20
‑
500)
；
[0010]所述复合材料表层中，所述氧化铝的质量百分数为
75
‑
88
％，所述
ZTA
的质量百分数为
12
‑
25
％
。
[0011]具体的，
ZTA
基板由
ZTA
粉体制备得到，所述
ZTA
基板和复合材料表层中均含有
ZTA
，当
ZTA
基板和复合材料表层进行结合时，因存在相同成分
ZTA
，层间结合与过渡更为紧密，使得复合
ZTA
基板具有良好的结合强度，而结合强度的提升有助于进一步提升复合
ZTA
基板的导热性等性能
。
[0012]优选地，所述复合材料表层的厚度与
ZTA
基板的厚度比值为1：
(300
‑
500)。
[0013]具体的，当复合材料表层的厚度与
ZTA
基板的厚度比值小于1：
500
时，
ZTA
基板的厚度太厚，复合材料表层的厚度太薄，复合材料的含量占比复合
ZTA
基板整体含量相对较低，烧结后获得复合
ZTA
基板的热导率较低
。
当复合材料表层的厚度与
ZTA
基板的厚度比值大于1：
20
时，此时
ZTA
基板的相对厚度太薄，高温烧结后因收缩形成的表面残余压应力较小，不足以提升
ZTA
基板的弯曲强度性能，使得复合
ZTA
基板的抗弯强度较差
。
[0014]优选地，所述复合材料表层中，所述氧化铝的质量百分数为
80
‑
85
％，所述
ZTA
的质量百分数为
15
‑
20
％
。
[0015]优选地，所述复合材料表层中，氧化铝
[006]面的
XRD
衍射峰强度是氧化铝
[110]面的
XRD
衍射峰强度的
10
‑
45
％
。
[0016]具体地，
ZTA
基板的抗热震效果和氧化铝的
I
006
/I
110
呈正相关，当氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种复合
ZTA
基板，其特征在于，包括
ZTA
基板和位于所述
ZTA
基板上的复合材料表层；所述复合材料表层包括氧化铝和
ZTA
；且所述氧化铝包覆在所述
ZTA
四周形成包裹结构；所述复合材料表层的厚度与
ZTA
基板的厚度比值为1：
(20
‑
500)
；所述复合材料表层中，所述氧化铝的质量百分数为
75
‑
88
％，所述
ZTA
的质量百分数为
12
‑
25
％
。2.
根据权利要求1所述的复合
ZTA
基板，其特征在于，所述复合材料表层中，氧化铝
[006]
面的
XRD
衍射峰强度是氧化铝
[110]
面的
XRD
衍射峰强度的
10
‑
45
％
。3.
根据权利要求1所述的复合
ZTA
基板，其特征在于，所述
ZTA
的制备原料包括氧化铝粉体
、
氧化锆粉体和烧结助剂
。4.
根据权利要求3所述的复合
ZTA
基板，其特征在于，所述氧化铝粉体的质量百分数为
91.2
‑
95.8
％，所述氧化锆粉体的质量百分数为
0.2
‑
4.8
％，其余为烧结助剂
。5.
根据权利要求4所述的复合
ZTA
基板，其特征在于，所述烧结助剂包括
Y2O3、MgO、CaO、SiO2、TiO2、CeO2、Cr2O3、La2O5、BaO、SrO、Sc2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3、Dy2O3和
Ho2O3中的至少一种
。6.
权利要求1‑5任一项所述的复合
ZTA
基板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
将氧化铝粉体
、
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙健，王高强，张松，
申请(专利权)人：南充三环电子有限公司潮州三环，
类型：发明
国别省市：