[发明专利]一种氮化铝陶瓷基板的制备方法及封装材料

说明书

本发明公开了一种氮化铝陶瓷基板的制备方法及封装材料，属于陶瓷材料领域，将氮化硼粉体和改性剂分散在第一溶剂中，得到氮化硼混合溶液，再将混合溶液倒入砂磨机中，高速处理后，干燥破碎研磨后得到改性氮化硼；将氮化铝超细粉、改性氮化硼、烧结助剂、粘接剂以及第二溶剂通过高分子混料设备混合均匀后得到烧结浆料；将烧结浆料经过真空脱泡机脱泡处理后，通过流延机，得到一定厚度的流延带；将流延带经冲切、层压、排胶和烧结后得到致密的氮化铝陶瓷基板。本发明的有益效果是：利用氮化铝在超过900℃时能促进六方氮化硼向立方氮化硼转变的特性，在烧结助剂的帮助下，超过900℃烧结浆料，得到均匀致密的高导热氮化铝基板和封装材料。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料领域，尤其涉及一种氮化铝陶瓷基板的制备方法及封装材料。

背景技术

AlN陶瓷作为新型材料，具有众多优异的性能：如优异的热导率、较低的介电损耗和介电常数以及可靠的电绝缘性能，同时具有与Si相接近的热膨胀系数等一些列优异的特性，被认为是高集成度半导体基片和电子器件封装的理想材料。因此关于AlN功能陶瓷材料的研究受到了广泛关注。AlN是Ⅲ-Ⅴ族半导体化合物，其晶体是以[AlN4]四面体为结构单位的共价键化合物，25℃时晶格常数α0＝3.1172，c0＝4.9816，属六方晶系。

近年来，随着大规模集成电路以及电子设备向着高速化、多功能、小型化、高功率的方向发展，各种应用对高性能、高密度电路的需求日益增加。然而，电路密度和功能的不断提高导致电路工作温度不断上升，为了防止元件因热聚集和热循环作用而损坏，对基板材料的低介电常数、低热膨胀系数、高热导率等方面提出的要求越来越严格。目前，市场上高热导率材料主要有BeO、SiC和AlN。BeO作为封装材料性能优良，遗憾的是，BeO是一种有毒物质，目前许多国家已将BeO列入禁用材料，对含有BeO的元件或系统的使用也有诸多限制；SiC导热率虽然高达270W/m·K，但其介电常数大(约40.1MHz)，大大限制了其在高频领域的应用，不宜作基板材料；AlN不仅有高的热导率(约为Al₂O₃的10倍)，单晶AlN高达320W/m·K，而且具有优异的高温绝缘性、低介电常数以及与Si相近的热膨胀系数(4.5×10^-6/℃，可以减少因热应力作用引起的元件/基片界面的剥离故障)，另外，从结构上看，A1N陶瓷基片在简化结构设计、降低总热阻、提高可靠性、增加布线密度、使基板与封装一体化以及降低封装成本等方面均具有更大的优势。因而，随着航空、航天及其它智能功率系统对大功率耗散要求的提高，A1N基片已成为大规模集成电路及大功率模块的一种重要的新型无毒基片材料，以加强散热、提高器件的可靠性。

六方氮化硼与氮化铝同为六方晶系，具有一定的能隙、原子级平整的表面，且表面没有悬挂键，适合与氮化铝通过非共价键进行杂化，该材料在先进电子封装领域以及热管理领域具有广阔的应用前景。

但是随着计算机技术的高速发展，对电子封装材料和散热材料的导热性和内部颗粒的均匀性提出了更高的要求，所以需要探索寻找内部颗粒分布更加致密均匀，导热性更好的封装材料。

发明内容

为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种氮化铝陶瓷基板的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将氮化硼粉体和改性剂分散在第一溶剂中，得到氮化硼混合溶液，再将混合溶液倒入砂磨机中，高速处理后，干燥破碎研磨后得到改性氮化硼；

步骤二：将氮化铝超细粉、改性氮化硼、烧结助剂、粘接剂以及第二溶剂通过高分子混料设备混合均匀后得到烧结浆料；

步骤三：将步骤二的烧结浆料经过真空脱泡机脱泡处理后，通过流延机，得到一定厚度的流延带；

步骤四：将步骤三的流延带经冲切、层压、排胶和烧结后得到致密的氮化铝陶瓷基板。

优选地，步骤一中所述改性剂为氨硼烷。