一種含納米粘土增韌致密化的碳化硅基陶瓷電路板基板材料及其制備方法
【專利說明】 一種含納米粘土増韌致密化的碳化硅基陶瓷電路板基板材
料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及碳化硅陶瓷制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種含納米粘土增韌致密化的碳化硅基陶瓷電路板基板材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子元器件功率和密度的增大，致使單位體積發(fā)熱量也隨之增加，對(duì)電路基板的綜合性能要求越來越高，其中陶瓷基板具備良好的綜合性能，在絕緣性、導(dǎo)熱性以及熱膨脹性、化學(xué)穩(wěn)定性等方面表現(xiàn)突出，逐漸被廣泛的應(yīng)用于基板材料中，其中沿用較久的主要是以氧化鋁、氧化鈹作為基板原料，然而氧化鋁陶瓷片存在熱導(dǎo)率低、熱膨脹系數(shù)與Si不相匹配等缺點(diǎn)，氧化鈹陶瓷雖然綜合性能較為優(yōu)良，但是其生產(chǎn)成本較高、有毒，氮化鋁陶瓷雖然綜合性能較為優(yōu)良，但生產(chǎn)成本較高，應(yīng)用也受到限制，反之以碳化硅作為基板材料在使用性能上則具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)。
[0003]雖然碳化硅陶瓷基板的應(yīng)用前景廣闊，然而在實(shí)際生產(chǎn)過程中存在燒結(jié)致密度低、原料利用率低、絕緣性有待提高等等問題，制約著這類材料的大規(guī)模使用，急需從原料配制及生產(chǎn)工藝上做進(jìn)一步的改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種含納米粘土增韌致密化的碳化硅基陶瓷電路板基板材料及其制備方法。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種含納米粘土增韌致密化的碳化硅基陶瓷電路板基板材料，該材料由以下重量份的原料制成:碳化硅65-80、氧化鋁8-10、納米粘土 4-5、氟鈦酸鉀1_2、硅烷偶聯(lián)劑kh5501-2、甘油8-10、乙二醇5-6、聚乙二醇0.8-1、納米陶瓷粉透明液體10-12、去離子水50-60。
[0006]所述的一種含納米粘土增韌致密化的碳化硅基陶瓷電路板基板材料的制備方法為:
(1)先將碳化硅、氧化鋁球磨分散12-15h，隨后加入納米粘土、硅烷偶聯(lián)劑kh550繼續(xù)混合球磨分散2-3h后，加入其它剩余物料，密閉混合球磨分散5-8h，將所得漿料完全干燥后過200-300目篩；
(2)將上述過篩粉體投入模具中壓制成型，所得坯體在400-500°C下進(jìn)行排膠處理，處理結(jié)束后將還體送入真空電阻爐中，其中氮?dú)夂蜌錃獾牧髁勘葹?:0.5-0.6，并在氮?dú)夂蜌錃饣旌蠚怏w氛圍下以1400-1500°C的溫度保溫?zé)Y(jié)5-6h，燒結(jié)結(jié)束后自然冷卻至室溫，即得所述復(fù)合陶瓷基板材料。
[0007]本發(fā)明制備的碳化硅基陶瓷基板以細(xì)粒度的碳化硅粉體與氧化鋁粉體復(fù)合使用，使得基體材料保持高的導(dǎo)熱性能基礎(chǔ)上生產(chǎn)成本得到控制，且能降低燒結(jié)溫度，而含有納米陶瓷粉透明液體的聚乙二醇復(fù)合溶劑與納米粘土構(gòu)成了高粘度的粘接劑，這種粘接劑對(duì)粉體間的浸潤(rùn)性和粘結(jié)能力強(qiáng)，形成緊密均勻分散的坯體，且有機(jī)膠料的用量少，坯體燒結(jié)密度更高，坯體在相對(duì)較低的燒結(jié)溫度下即可得到高致密度、高韌性、低成本的復(fù)合陶瓷基板，其電絕緣性好，導(dǎo)熱效率高，應(yīng)用潛力巨大。
【具體實(shí)施方式】
[0008]該實(shí)施例陶瓷材料由以下重量份的原料制成:碳化硅65、氧化鋁8、納米粘土 4、氟鈦酸鉀1、硅烷偶聯(lián)劑kh550 1、甘油8、乙二醇5、聚乙二醇0.8、納米陶瓷粉透明液體10、去離子水50。
[0009]其制備方法為:
(1)先將碳化硅、氧化鋁球磨分散12h，隨后加入納米粘土、硅烷偶聯(lián)劑kh550繼續(xù)混合球磨分散2h后，加入其它剩余物料，密閉混合球磨分散5h，將所得漿料完全干燥后過200目篩；
(2)將上述過篩粉體投入模具中壓制成型，所得坯體在400V下進(jìn)行排膠處理，處理結(jié)束后將還體送入真空電阻爐中，其中氮?dú)夂蜌錃獾牧髁勘葹?:0.5，并在氮?dú)夂蜌錃饣旌蠚怏w氛圍下以1450°C的溫度保溫?zé)Y(jié)5h，燒結(jié)結(jié)束后自然冷卻至室溫，即得所述復(fù)合陶瓷基板材料。
[0010]該實(shí)施例制得的基板的性能測(cè)試結(jié)構(gòu)為:
體積密度:3.38g/cm3;彎曲強(qiáng)度:523.4MPa ;熱導(dǎo)率:152.2 (ff/m.k)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種含納米粘土增韌致密化的碳化硅基陶瓷電路板基板材料，其特征在于，該材料由以下重量份的原料制成:碳化硅65-80、氧化鋁8-10、納米粘土 4-5、氟鈦酸鉀1_2、硅烷偶聯(lián)劑kh550 1-2、甘油8-10、乙二醇5_6、聚乙二醇0.8_1、納米陶瓷粉透明液體10-12、去離子水50-60。2.如權(quán)利要求1所述的一種含納米粘土增韌致密化的碳化硅基陶瓷電路板基板材料及其制備方法，其特征在于，所述的制備方法為: (1)先將碳化硅、氧化鋁球磨分散12-15h，隨后加入納米粘土、硅烷偶聯(lián)劑kh550繼續(xù)混合球磨分散2-3h后，加入其它剩余物料，密閉混合球磨分散5-8h，將所得漿料完全干燥后過200-300目篩； (2)將上述過篩粉體投入模具中壓制成型，所得坯體在400-500°C下進(jìn)行排膠處理，處理結(jié)束后將還體送入真空電阻爐中，其中氮?dú)夂蜌錃獾牧髁勘葹?:0.5-0.6，并在氮?dú)夂蜌錃饣旌蠚怏w氛圍下以1400-1500°C的溫度保溫?zé)Y(jié)5-6h，燒結(jié)結(jié)束后自然冷卻至室溫，即得所述復(fù)合陶瓷基板材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含納米粘土增韌致密化的碳化硅基陶瓷電路板基板材料，該碳化硅基陶瓷基板以細(xì)粒度的碳化硅粉體與氧化鋁粉體復(fù)合使用，使得基體材料保持高的導(dǎo)熱性能基礎(chǔ)上生產(chǎn)成本得到控制，且能降低燒結(jié)溫度，而含有納米陶瓷粉透明液體的聚乙二醇復(fù)合溶劑與納米粘土構(gòu)成了高粘度的粘接劑，這種粘接劑對(duì)粉體間的浸潤(rùn)性和粘結(jié)能力強(qiáng)，形成緊密均勻分散的坯體，且有機(jī)膠料的用量少，坯體燒結(jié)密度更高，坯體在相對(duì)較低的燒結(jié)溫度下即可得到高致密度、高韌性、低成本的復(fù)合陶瓷基板，其電絕緣性好，導(dǎo)熱效率高，應(yīng)用潛力巨大。
【IPC分類】C04B35/622, C04B35/565
【公開號(hào)】CN105367059
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510706648
【發(fā)明人】王丹丹, 王樂平, 夏運(yùn)明, 涂聚友
【申請(qǐng)人】合肥龍多電子科技有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年10月27日