[发明专利]一种氮化铝陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氮化铝陶瓷材料及其制备方法，该氮化铝陶瓷材料是在氮化铝陶瓷基板的一面均匀涂覆一层氮化铝纳米粉，氮化铝纳米粉层外侧覆有1‑2mm厚的铜片。该发明产品新颖独特，氮化铝陶瓷材料与钎料的润湿效果好且材料表面无气泡。

技术领域

本发明涉及家装板材技术领域，特别是涉及一种环保复合板材及其制备方法。

背景技术

随着经济的快速发展，我国半导体行业也迎来了强势增长，在微电子领域中，广泛使用电气绝缘、机械强度都比较优良的氧化铝陶瓷基板作为安装半导体器件、制作无源元件用的基板。但是随着电子设备仪器的小型轻量化，以及混合集成度大幅提高，使得基板上单位面积所需的散热量不断增大，特别是在大功率电路中更为显著。氧化铝陶瓷由于导热性相对较差，室温下导热率低，已经不足以适应超大功率的散热需求。于是氮化铝陶瓷基板就应运而生了。氮化铝陶瓷基板是解决高散热密度问题的一种新型的，最适合于半导体芯片安装的陶瓷基板。

氮化铝陶瓷是以氮化铝(AlN)为主晶相的陶瓷，AIN晶体以四面体为结构单元共价键化合物，具有纤锌矿型结构，属六方晶系。化学组成AI 65.81％，N34.19％，比重3.261g/cm³，白色或灰白色，单晶无色透明，常压下的升华分解温度为2450℃，为一种高温耐热材料，其热膨胀系数(4.0-6.0)X10/℃。多晶AIN热导率达260W/(m.k)，比氧化铝高5-8倍，所以耐热冲击好，能耐2200℃的极热。此外，氮化铝具有不受铝液和其它熔融金属及砷化镓侵蚀的特性，特别是对熔融铝液具有极好的耐侵蚀性。但是利用氮化铝粉制备陶瓷基板时很难得较高的热导率陶瓷材料，如何提高氮化铝陶瓷材料的热导率是目前行业亟待解决的问题。

在专利CN103204682A中公开了一种高导热氮化铝陶瓷散热基片及其制备方法，其是采用氮化铝为主要原料，通过震动热压烧结制备而得到的热导率为200-260W/(m.k)的陶瓷散热基片，具体制备工艺为：将经过初步处理的坯料通过压力机干压成型；将经过干压成型的所述坯料通过真空脱脂炉进行脱脂处理；将经过脱脂的所述坯料通过振动热压烧结炉中进行烧成，得到初成品；将所述初成品保温保压0.5-8h，随炉冷却得到氮化铝陶瓷散热基片。该基片的结构致密性高，热导率高。

但是由于氮化铝属于共价键较强的化合物，一般的钎料不能润湿氮化铝陶瓷的表面。要实现氮化铝与电子芯片的可靠连接，通过需要将氮化铝陶瓷进行表面金属化。

在专利102208371B中公开了一种氮化铝陶瓷覆铜基板及其制备方法，包括氮化铝陶瓷基片、敷接于陶瓷基片的至少一表面的铜箔，其中，所述陶瓷基片与铜箔之间形成有金属改性层，所述金属改性层中含有Cu₂O、CuAlO₂,并且还含有以下两组化合物中的至少一组：(1)Ti_xN_y、TiO₂，其中，X/Y＝0.25-1；(2)MnO₂。通过高温烧结，金属混合物镀层在自身烧结致密的同时，金属混合物镀层中的金属(或氧化物)与氮化铝陶瓷紧密结合在一起，形成的均匀致密的金属改性层，能够修复氮化铝氧化过程中产生的裂纹，并且避免了Cu-O共晶液相渗透到内部的氮化铝层与氮化铝反应生成气泡，提高了成品率，氮化铝陶瓷基片表面金属改性层的引入，在很大程度上改善了Cu-O共晶液相对陶瓷表面的润湿程度，降低了润湿角，使得Cu-O共晶液相能够充分润湿氮化铝陶瓷基片的表面，使得铜箔与氮化铝陶瓷基片的结合更容易实现，同时改善由于铜箔与氮化铝陶瓷基片的热应力不匹配导致的氮化铝陶瓷覆铜基板内部应力过大的缺陷。