高导热氮化铝基复相陶瓷的制备方法，涉及一种高导热陶瓷材料的制备方法。所述方法为：称取定量聚碳硅烷置于球磨罐中，加入适量的二甲苯，得到聚碳硅烷-二甲苯溶液；称取经表面改性的氮化铝粉体置于球磨罐中球磨混合，完成混合浆料制备；将混合浆料进行干燥，获得陶瓷预制体；将陶瓷预制体置于管式炉内在湿惰性气体保护下完成热处理。本发明专利技术所制备的AlN-莫来石复相陶瓷材料可以拥有AlN和莫来石相的优点，密度低、介电常数低，热导率可以达到5~170W/m·K，热膨胀系数小，可很好地与半导体材料相匹配，烧结制备温度低，并且所制备的陶瓷材料致密度高、成本小，可以满足陶瓷封装材料的需求，适合产业化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高导热陶瓷基板材料的制备方法，具体涉及一种AlN-莫来石复相陶瓷材料的制备方法。
技术介绍
目前，电子器件陶瓷封装领域主要使用的陶瓷基板材料为A1A、莫来石、AIN、BN、Si3N4等。但是，随着电子器件功率增大和高密度封装快速发展，产业化快速发展，现有的陶瓷基板材料无法满足产业化对材料性能和制备成本的需求。因此，现有陶瓷封装材料存在诸多问题，比如Al2O3、莫来石热导率低无法实现高效散热，AIN、BN、Si3N4烧结制备温度高、成本高。
技术实现思路
为了满足陶瓷封装产品产业化需求，本专利技术提供了一种制备简单、烧结温度低、成本低廉的。所制备的陶瓷材料晶相为AlN和莫来石，热导率高、介电损耗低、热膨胀系数与半导体材料匹配，可作为大功率器件或者大功率LED器件陶瓷基板使用，能够有效解决功率器件散热难题。本专利技术的，包括如下步骤: 步骤一、称取定量聚碳硅烷置于球磨罐中，然后向球磨罐中加入适量的二甲苯，得到聚碳硅烷-二甲苯溶液，其中控制聚碳硅烷质量分数大于50% ； 步骤二、按照S1、Al原 子比为1:1~1:30的比例称取经表面改性的氮化铝粉体，并置于球磨罐中，进行球磨混合，完成混合浆料制备； 步骤三、将步骤二所获得的混合浆料进行干燥，获得陶瓷预制体； 步骤四、将步骤三所获得的陶瓷预制体置于管式炉内完成热处理，所述热处理过程为:向管式炉内充入流动湿惰性气体，然后以I~5°C /min升温速率将管式炉加热到900~1400°C，保温0.5~2h，以2~4°C /min的降温速率降到500°C，最后自然冷却到室温。反应制备机理: 1)在湿气气氛下，聚碳硅烷会在500°c或更低温度裂解生成非晶态的氧化硅，其反应活性很高； 2)在湿气气氛下，AlN粉体会在KKKTC或更低温度氧化或水解生成Y-A1203，反应方程式如下: 2Jl￥(s) + (^^)0:(g) ALO3(S) + 2NOx(g)；3)上述所生成的非晶态氧化硅和Y-Al2O3会在烧结温度低于1000°C下反应，生成Al-S1-O玻璃，待温度升高Al-S1-O玻璃析晶生成莫来石相，其中莫来石相可以在1000°C下反应生成，最终获得高致密度的陶瓷。本专利技术采用湿气作为材料制备的保护气，湿气中少量的水分可以除去多余的碳，并促进陶瓷反应烧结。本专利技术所制备的AlN-莫来石复相陶瓷材料可以拥有AlN和莫来石材料的优点，密度低(2.9~3.5g/cm3)、介电常数低(IMHz下5.4~8.6)，热导率可控(5~170ff/m.Κ),热膨胀系数3Χ 10_6 m/K~5X 10_6m/K,可很好地与半导体材料相匹配,烧结制备温度低，900~1400°C即可实现陶瓷烧结，并且所制备的陶瓷材料致密度高、成本小，可以满足陶瓷封装材料的需求，适合产业化生产。【具体实施方式】下面对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。【具体实施方式】一:本实施方式按照如下步骤制备高导热氮化铝基复相陶瓷: 步骤一、称取定量聚碳硅烷置于球磨罐中，然后向球磨罐中加入适量的二甲苯，得到聚碳硅烷-二甲苯溶液，其中控制聚碳硅烷质量分数大于50% ； 步骤二、按照S1、Al原子比为1:1~1:30的比例称取经表面改性的氮化铝粉体，并置于球磨罐中，然后采用行星式球磨机在室温下进行球磨混合I~48小时，完成混合浆料制备; 步骤三、将步骤二所获得 的混合浆料进行室温自由干燥或者真空干燥(4(T70°C )，获得陶瓷预制体； 步骤四、将步骤三所获得的陶瓷预制体置于管式炉内完成热处理，所述热处理过程为:将氮气、氩气或其他惰性气体通入装有30~90°C热水的烧瓶内，将从烧瓶内流出的湿气充入管式炉内，流量控制在0.1~0.6L/min，然后以I~5°C /min升温速率将管式炉加热到900~1400°C，保温0.5~2h，以2~4°C /min的降温速率降到500°C，最后自然冷却到室温，即可获得新型高导热陶瓷。【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是，将步骤三所获得的陶瓷预制体在室温下球磨粉碎I~5h，然后将粉体钢模压制成型，得到陶瓷坯体；然后将所获得的陶瓷坯体置于管式炉内完成热处理。【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】三不同的是，S1、Al原子比为1:8。【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】三不同的是，S1、Al原子比为1:15。【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】三不同的是，S1、Al原子比为1:20。【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】三不同的是，S1、A1原子比为1:25。【具体实施方式】七:本实施方式按照如下步骤制备高导热氮化铝基复相陶瓷: 步骤一、称取定量聚碳硅烷置于球磨罐中，然后向球磨罐中加入适量的二甲苯，得到聚碳硅烷-二甲苯溶液，其中控制聚碳硅烷质量分数为60% ； 步骤二、按照S1、Al原子比为1:10的比例称取经表面改性的氮化铝粉体，并置于球磨罐中，进行球磨混合10小时，完成混合浆料制备； 步骤三、将步骤二所获得的混合浆料在室温下进行干燥，获得陶瓷预制体； 步骤四、将步骤三所获得的陶瓷预制体置于管式炉内完成热处理，所述热处理过程为:向管式炉内充入流动湿氮气，流量控制在0.3L/min，然后以I~5°C /min升温速率将管式炉加热到1000°c，保温0.5~2h，以2~4°C /min的降温速率降到500°C，最后自然冷却到室温，即可获得新型高导热陶瓷，其密度为3.0g/cm3，热导率为80W/m.K，热膨胀系数为3.5Xl(T6m/K，介电常数 IMHz 下 6.5。【具体实施方式】八:本实施方式本实施方式按照如下步骤制备高导热氮化铝基复相陶瓷: 步骤一、称取定量聚碳硅烷置于球磨罐中，然后向球磨罐中加入适量的二甲苯，得到聚碳硅烷-二甲苯溶液，其中控制聚碳硅烷质量分数为80% ； 步骤二、按照S1、Al原子比为1:15的比例称取经表面改性的氮化铝粉体，并置于球磨罐中，进行球磨混合40小时，完成混合浆料制备； 步骤三、将步骤二所获得的混合浆料在室温下进行干燥，获得陶瓷预制体； 步骤四、将步骤三所获得的陶瓷预制体在室温下球磨粉碎3h，然后将粉体钢模压制成型，得到陶瓷坯体； 步骤五、将步骤四所获得的陶瓷坯体置于管式炉内完成热处理，所述热处理过程为:向管式炉内充入流动湿氮气，流量控制0.4L/min，然后以I~5°C /min升温速率将管式炉加热到1200°C，保温0.5~2h，以2~4°C /min的降温速率降到500°C，最后自然冷却到室温，即可获得新型高导热陶瓷，其密度为3.2g/cm3，热导率为90.6ff/m.K，热膨胀系数为4.2Xl(T6m/K，介电常数 IMHz 下 7.3。本文档来自技高网...
【技术保护点】
高导热氮化铝基复相陶瓷的制备方法，其特征在于所述制备方法步骤如下：步骤一、称取定量聚碳硅烷置于球磨罐中，然后向球磨罐中加入适量的二甲苯，得到聚碳硅烷?二甲苯溶液，其中控制聚碳硅烷质量分数大于50%；步骤二、按照Si、Al原子比为1:1～1:30的比例称取经表面改性的氮化铝粉体，并置于球磨罐中，进行球磨混合，完成混合浆料制备；步骤三、将步骤二所获得的混合浆料进行干燥，获得陶瓷预制体；步骤四、将步骤三所获得的陶瓷预制体置于管式炉内完成热处理，所述热处理过程为：向管式炉内充入流动湿惰性气体，然后以1～5℃/min升温速率将管式炉加热到900～1400℃，保温0.5～2h，以2～4℃/min的降温速率降到500℃，最后自然冷却到室温。
【技术特征摘要】
1.高导热氮化铝基复相陶瓷的制备方法，其特征在于所述制备方法步骤如下: 步骤一、称取定量聚碳硅烷置于球磨罐中，然后向球磨罐中加入适量的二甲苯，得到聚碳硅烷-二甲苯溶液，其中控制聚碳硅烷质量分数大于50% ； 步骤二、按照S1、Al原子比为1:1~1:30的比例称取经表面改性的氮化铝粉体，并置于球磨罐中，进行球磨混合，完成混合浆料制备； 步骤三、将步骤二所获得的混合浆料进行干燥，获得陶瓷预制体； 步骤四、将步骤三所获得的陶瓷预制体置于管式炉内完成热处理，所述热处理过程为:向管式炉内充入流动湿惰性气体，然后以I~5°C /min升温速率将管式炉加热到900~1400°C，保温0.5~2h，以2~4°C /min的降温速率降到500°C，最后自然冷却到室温。2.根据权利要求1所述的高导热氮化铝基复相陶瓷的制备方法，其特征在于所述步骤二中，球磨时间为I~48小时。3.根据权利要求1所述的高导热氮化铝基复相陶瓷的制备方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：王春青，朱建东，温广武，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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