一种超材料介质基板材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种超材料介质基板材料及其制备方法，包括以下步骤，1011.将掺硼纳米碳化硅粉末、溶剂、表面活性剂混合后研磨成细小颗粒；1012.将研磨后的细小颗粒用超声洗涤并干燥；1013.利用热等静压工艺将细小颗粒烧结成掺硼纳米碳化硅陶瓷；102.根据需要选择不同质量比的硼和纳米碳化硅，重复上述步骤，得到不同的陶瓷，将其烧结形成超材料的介质基板材料。应用本发明专利技术的制备方法，可以提高超材料介质基板材料的热导率，降低基板材料的介电损耗。另外，在制备碳化硅陶瓷材料的过程中掺入硼粉末作添加剂，明显降低了碳化硅陶瓷材料的整体烧结温度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超材料领域，具体地涉及。
技术介绍
超材料一般由多个超材料功能板层叠或按其他规律阵列组合而成，超材料功能板包括介质基板以及阵列在介质基板上的多个人造微结构，现有超材料的介质基板为均一材质的有机或无机基板，如FR4、TPl等等。阵列在介质基板上的多个人造微结构具有特定的电磁特性,能对电场或磁场产生电磁响应,通过对人造微结构的结构和排列规律进行精确设计和控制，可以使超材料呈现出各种一般材料所不具有的电磁特性，如能汇聚、发散和偏折电磁波等。纳米碳化硅纯度高，粒径小，分布均匀，比表面积大，表面活性高，具有极好的力学、热学、电学和化学性能，即具有高硬度，高耐磨性和良好的自润滑能力，并且具有高热传导率、低介电损耗和低热膨胀系数及优异的机械性能。碳化硅纳米材料具有高禁带宽度，高的临界击穿电场和热导率，较低的介电常数和较高的电子饱和迁移率，抗辐射能力强，机械性能好等特性，成为制作高频、大功率、低能耗、耐高温和抗辐射电子和光电子器件的理想材料。热等静压(hot isostatic pressing,简称HIP)是一种集高温、高压于一体的工艺生产技术，加热温度通常为1000-2000°C，通过将密闭容器中的高压惰性气体或氮气作为传压介质，工作压力可达200MPa。在高温、高压的共同作用下，被加工件的各向均衡受压，故加工产品的致密度高、均匀性好、性能优异。该技术还具有生产周期短、工序少、能耗低、材料损耗小等特点。超材料产业的不断发展，对介质基板的要求大大提高，以往的介质基板材料为高分子聚合物，其导热性能较低，因此，开发一种高热导率、低介电损耗、具有优异机械性能的新材料作为介质基板材料对于提闻超材料的性能具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，此制备方法生产工艺简单，制成的超材料介质基板材料具有介电损耗低、热导率高等特点。随着晶粒尺寸的减小，纳米材料的超塑性能增强，因此通过此方法制备的纳米陶瓷材料的机械性能相当优越，利于大规模工业生产，拥有良好的开发与应用前景。本专利技术实现专利技术目的首先提供，包括以下步骤101.制备掺硼纳米碳化硅陶瓷；102.根据需要选择不同质量比的硼和纳米碳化硅，重复上述步骤，得到不同的陶瓷，将其烧结形成超材料的介质基板材料。步骤101中制备掺硼纳米碳化硅陶瓷包括以下步骤1011.将掺硼纳米碳化硅粉末、溶剂、表面活性剂混合后研磨成细小颗粒；1012.将研磨后的细小颗粒用超声洗涤并干燥；1013.利用热等静压工艺将细小颗粒烧结成掺硼纳米碳化硅陶瓷。作为具体实施方式，所述步骤1011中，所述掺硼纳米碳化硅粉末中硼的质量比为 O. 1% -20%。作为具体实施方式，所述步骤1011中，所述纳米碳化硅粉末的纯度> 99%。作为具体实施方式，所述步骤1011中，所述掺硼纳米碳化硅粉末的粒度为 30_100nmo作为具体实施方式,所述步骤1011中，所述溶剂为水和乙醇,两者的质量比为， 水乙醇=9 I。作为具体实施方式，所述步骤1011中，所述表面活性剂为甘油三油酸酯，所述表面活性剂的质量比为0-1%。作为具体实施方式，所述步骤1013中，所述热等静压工艺的烧结压力控制在 800-1000MPa，烧结温度控制在1500-1800°C，烧结时间控制在5_15min。一种超材料介质基板材料，所述介质基板材料由掺硼纳米碳化硅陶瓷烧结而成， 所述掺硼纳米碳化硅陶瓷中硼的质量比为O. 1% -20%。通过应用本专利技术的超材料介质基板材料及其制备方法，在烧结纳米碳化硅陶瓷过程中掺入硼，可以有效提高基板材料的热导率，增强基板材料的机械性能，降低介质基板的介电损耗，对于超材料的封装工艺发展具有重要意义。附图说明图1，超材料介质基板材料的制备方法流程图。图2，掺硼纳米碳化硅陶瓷制备方法流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术运用热等静压工艺制造纳米碳化硅陶瓷，并以此为原材制备超材料的介质基板材料，在热等静压过程中加入硼作为添加剂，可以降低烧结温度，提高超材料的介质基板材料的热导率，降低基板材料的介电损耗。纳米级碳化硅制成的陶瓷材料因其晶粒尺寸较小，超塑性增强，因此以纳米碳化硅陶瓷作为超材料的介质基板材料可以增强介质基板材料的机械性能。根据需要控制添加剂量的变化可以得到不同的陶瓷，将不同的陶瓷烧结， 可以制成具有特定属性的超材料介质基板材料。实施例1本实施例的制备方法如下1011.将1. 2g硼、6. 8g粒度为30nm、纯度为99 %的纳米碳化硅粉末、90g水、IOg乙醇，1. 08g甘油三油酸酯混合后研磨成细小颗粒；1012.将研磨后的细小颗粒用超声洗涤并干燥；1013.利用热等静压工艺将细小颗粒烧结成掺硼纳米碳化硅陶瓷，利用热等静压工艺进行烧结时将压力控制在980MPa，烧结温度控制在1600°C，时间控制在lOmin。102.取O. 91g硼、6. 09g粒度为30 μ m、纯度为99%的纳米碳化硅粉末、90g水、IOg 乙醇，1. 07g甘油三油酸酯混合研磨成细小颗粒，其它条件不变，重复步骤1011-1013，得到不同的掺硼纳米碳化硅陶瓷，将经上述步骤制成的2种掺硼纳米碳化硅陶瓷烧结成超材料的介质基板材料。实施例2有时候，为了使制备超材料介质基板材料的方法更加灵活，制备过程更容易控制， 可以采用如下方法1011.将O. 55g硼、4. 95g粒度为30 μ m、纯度为99. 99 %的纳米碳化硅粉末、45g 水、5g乙醇，O. 555g甘油三油酸酯混合后研磨成细小颗粒；1012.将研磨后的细小颗粒用超声洗涤并干燥；1013.利用热等静压工艺将细小颗粒烧结成掺硼纳米碳化硅陶瓷，利用热等静压工艺进行烧结时将压力控制在980MPa，烧结温度控制在1600°C，时间控制在8min。102.取O. 804g硼、5. 896g粒度为30 μ m、纯度为99%的纳米碳化硅粉末、72g水、 8g乙醇，O. 867g甘油三油酸酯混合研磨成细小颗粒，其它条件不变，重复步骤1011-1013， 得到具有不同微结构的掺硼纳米碳化硅陶瓷；取O. 72g硼、3. 28g粒度为30μπκ纯度为 99%的纳米碳化硅粉末、72g水、Sg乙醇，O. 84g甘油三油酸酯混合研磨成细小颗粒，其它条件不变，重复步骤1011-1013，得到不同的掺硼纳米碳化硅陶瓷，将经上述步骤制成的3种掺硼纳米碳化硅陶瓷烧结成超材料的介质基板材料。上述实施例制备超材料介质基板材料的方法简单，制备条件要求不高，易于实现。 制成的掺硼纳米 碳化硅陶瓷基板材料具有较高的热导率，利用纳米碳化硅本身的特点制备的介质基板材料，使得介质基板材料在制备过程中的介电损耗大大降低，制造工艺中掺入硼作为添加剂，亦降低了烧结过程中的温度，具有良好的发展前景。本专利技术中的上述实施例仅作了示范性描述，本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下对本专利技术进行各种修改。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超材料介质基板材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：101.制备掺硼纳米碳化硅陶瓷；102.根据需要选择不同质量比的硼和纳米碳化硅，重复上述步骤，得到不同的陶瓷，将其烧结形成超材料的介质基板材料。

【技术特征摘要】
1.一种超材料介质基板材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤101.制备掺硼纳米碳化硅陶瓷；102.根据需要选择不同质量比的硼和纳米碳化硅，重复上述步骤，得到不同的陶瓷，将其烧结形成超材料的介质基板材料。2.根据权利要求1所述的超材料介质基板材料的制备方法，其特征在于，所述步骤101 中，制备所述掺硼纳米碳化硅陶瓷包括以下步骤1011.将掺硼纳米碳化硅粉末、溶剂、表面活性剂混合后研磨成细小颗粒；1012.将研磨后的细小颗粒用超声洗涤并干燥；1013.利用热等静压工艺将细小颗粒烧结成掺硼纳米碳化硅陶瓷原材。3.根据权利要求2所述的超材料介质基板材料的制备方法，其特征在于，所述步骤 1011中，所述掺硼纳米碳化硅粉末中硼的质量比为O. 1% -20%。4.根据权利要求2所述的超材料介质基板材料的制备方法，其特征在于，所述步骤 1011中，所述纳米碳化硅粉末的纯度> 99%...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，赵治亚，缪锡根，安娜·玛丽亚·劳拉·博卡内格拉，林云燕，曹燕归，付珍，
申请(专利权)人：深圳光启高等理工研究院，深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：