[发明专利]一种纳米二氧化钛增韧的高致密度氮化铝-碳化硅复合电路板基板材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电路板用陶瓷基板材料技术领域，尤其涉及一种纳米二氧化钛增韧的高致密度氮化铝-碳化硅复合电路板基板材料及其制备方法。

背景技术

随着电子元器件功率和密度的增大，致使单位体积发热量也随之增加，对电路基板的综合性能要求越来越高，其中陶瓷基板具备良好的综合性能，在绝缘性、导热性以及热膨胀性、化学稳定性等方面表现突出，逐渐被广泛的应用于基板材料中，其中沿用较久的主要是以氧化铝、氧化铍作为基板原料，然而这两种材料存在热导率低、有毒等缺陷，应用受到限制，反之以氮化铝、碳化硅作为基板材料在使用性能上则具有较为明显的优势。

虽然氮化铝、碳化硅陶瓷基板的应用前景广阔，然而在实际生产过程中存在原料价格较为昂贵、高温烧结致密度低、生产过程繁琐、原料利用率低、实际导热率不尽如人意等等问题，制约着这类材料的大规模使用，急需从原料配制及生产工艺上做进一步的改进。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种纳米二氧化钛增韧的高致密度氮化铝-碳化硅复合电路板基板材料及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种纳米二氧化钛增韧的高致密度氮化铝-碳化硅复合电路板基板材料，该材料由以下重量份的原料制成：氮化铝60-70、碳化硅15-20、纳米二氧化钛8-10、季铵盐类离子液体10-12、氧化铋0.1-0.2、氧化钇0.5-1、无水乙醇适量、硅烷偶联剂kh5501-2、异己二醇4-5、聚乙二醇1-1.5、烧结助剂6-8。

所述的烧结助剂由以下重量份的原料制成：高纯硼粉2-3、冰晶石粉4-5、纳米氮化铝10-15、固含量为25-30%的氧化铝溶胶10-15、乙酸0.01-0.02，烧结助剂的制备方法为：将所有原料全部投入球磨罐中，密闭滚动球磨10-12h，球磨结束后将混合浆料取出，放入真空干燥烘箱中干燥，干燥温度为80-100℃，完全干燥后冷却至室温，所得粉体球磨分散成粉体即得。

所述的一种纳米二氧化钛增韧的高致密度氮化铝-碳化硅复合电路板基板材料的制备方法为：

（1）先将氮化铝、碳化硅、纳米二氧化钛、季铵盐离子液体、硅烷偶联剂kh550、烧结助剂混合后球磨分散20-25h，随后加入其它剩余成分，继续球磨分散10-12h，所得浆料的粘度控制在15000-20000cps，最后将所得浆料经过真空除泡处理后备用；

（2）将上述制备的浆料经流延成型机，流延得到所需厚度的坯体，所得坯体在500-600℃条件下热处理2-3h后将坯体送入真空电阻炉中，并在氮气和氢气混合气体氛围下以1550-1650℃的温度烧结3-4h，即得所述复合基板材料，其中氮气和氢气的流量比为1:0.5-1。

本发明将氮化铝和碳化硅粉体混合使用，综合两者的优点，具备高的导热和环保性，而以季铵盐离子液体、无水乙醇等制备的混合溶剂较之传统的有机溶剂对复合粉体的浸润性更佳，得到的复合醇基流延浆料气泡少，粉体间相容性佳，能形成稳定的互穿网络结构，提高原料利用率，浆料流动性好，易于成型，制得的坯体烧结温度和热稳定性更佳，纳米二氧化钛亲和性好，有一定的补强增韧，降低烧结温度、提高基片致密度等功效，再结合烧结助剂及其它原料，使得制备得到的基板片导热性更佳，易于烧结成型，基片薄片强韧耐用，成品率高，可广泛的用做多种电路板基板。

具体实施方式

该实施例材料由以下重量份的原料制成：氮化铝60、碳化硅15、纳米二氧化钛8、季铵盐类离子液体10、氧化铋0.1、氧化钇0.5、无水乙醇适量、硅烷偶联剂kh5501、异己二醇4、聚乙二醇1、烧结助剂6。

其中烧结助剂由以下重量份的原料制成：高纯硼粉2、冰晶石粉4、纳米氮化铝10、固含量为25%的氧化铝溶胶10、乙酸0.01，烧结助剂的制备方法为：将所有原料全部投入球磨罐中，密闭滚动球磨10h，球磨结束后将混合浆料取出，放入真空干燥烘箱中干燥，干燥温度为80℃，完全干燥后冷却至室温，所得粉体球磨分散成粉体即得。

该实施例材料的制备方法为：

（1）先将氮化铝、碳化硅、纳米二氧化钛、季铵盐离子液体、硅烷偶联剂kh550、烧结助剂混合后球磨分散20h，随后加入其它剩余成分，继续球磨分散10h，所得浆料的粘度控制在15000cps，最后将所得浆料经过真空除泡处理后备用；