[发明专利]金刚石-碳化硅复合材料及其制备方法、电子设备

说明书

本发明涉及一种金刚石‑碳化硅复合材料及其制备方法、电子设备，制备方法包括以下步骤：将金刚石、分散剂、聚碳硅烷、塑化剂和溶剂混合，制备流延浆料；对所述流延浆料进行流延成型处理，制备生坯；对所述生坯进行热压烧结处理；该方法制备得到的金刚石‑碳化硅复合材料具有致密度高，热导率高的优点，且具有工艺简单，生产周期短，自动化程度高，适合大规模工业生产的优势。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，特别是涉及一种金刚石-碳化硅复合材料及其制备方法、电子设备。

背景技术

金刚石-碳化硅复合材料因其具有高热导率、高硬度和低热膨胀系数等优异特性可以作为综合性能优异的第三代电子封装材料以及高性能耐磨材料。传统的金刚石-碳化硅复合材料的制备多采用热等静压、高温高压烧结等方法，上述方法不仅设备复杂，生产成本高，且不易制备形状复杂，致密度高的材料，导致材料的热导率低、介电性能不佳；同时由于磨具的限制，制备适合电路散热用的大尺寸基板材料仍较困难。

发明内容

基于此，有必要提供能够提高热导率和介电性能的金刚石-碳化硅复合材料的制备方法。

一种金刚石-碳化硅复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将金刚石、分散剂、聚碳硅烷、塑化剂和溶剂混合，制备流延浆料；

对所述流延浆料进行流延成型处理，制备生坯；

对所述生坯进行热压烧结处理。

该方法通过将聚碳硅烷作为粘结剂与金刚石等原料进行混合，通过流延成型工艺得到金刚石与聚碳硅烷的生坯，生坯中的聚碳硅烷裂解生成具有较高烧结活性的非晶态碳化硅，再将非晶态碳化硅热压烧结，以使非晶态碳化硅烧结致密化。整个过程中不会发生硅碳反应，且避免了硅碳反应造成的局部温度升高，从而有效防止金刚石的石墨化，同时可避免得到的复合材料的存在残留硅的问题，制备得到的金刚石-碳化硅复合材料具有致密度高，热导率高的优点。该方法具有工艺简单，生产周期短，自动化程度高，适合大规模工业生产的优势。

在其中一个实施例中，将所述金刚石、分散剂、聚碳硅烷、塑化剂和溶剂按照40～60:1～5:5～10:5～10:30～35的重量比混合。

在其中一个实施例中，在制备所述流延浆料时还包括加入硅粉的步骤，所述硅粉与聚碳硅烷的重量比为0.01～0.1:1。

在其中一个实施例中，所述金刚石的平均粒径为30μm～150μm，所述硅粉的平均粒径为5μm～15μm。

在其中一个实施例中，所述分散剂为磷酸三乙酯、蓖麻油中的至少一种；及/或，所述溶剂为异丙醇与甲苯的共沸液、乙醇与乙酸乙酯的共沸液、乙醇与甲乙酮的共沸液、三氯乙烯与甲乙酮的共沸液中的至少一种；及/或，所述塑化剂为邻苯二甲酸二辛酯。

在其中一个实施例中，所述流延浆料的制备步骤包括：将金刚石与分散剂在溶剂中进行球磨5h～7h；再向球磨后的浆料中加入聚碳硅烷和塑化剂，继续球磨5h～12h。

在其中一个实施例中，对所述流延浆料进行流延成型处理的步骤包括：对所述流延浆料进行真空脱泡处理，再对脱泡后的浆料进行流延成型。

在其中一个实施例中，所述真空脱泡处理的真空度为-0.0875MPa～-0.1MPa，脱泡时间为30min～50min。

在其中一个实施例中，流延成型后的所述生坯的厚度为0.3mm～0.5mm。

在其中一个实施例中，对所述生坯进行热压烧结处理步骤之前还包括步骤：将流延成型后生坯切割，并将切割后的生坯逐层叠加至厚度为0.5mm～1mm。

在其中一个实施例中，所述热压烧结的方法为：在保护气体中，将所述生坯在900℃～1200℃下保温1h～2h，再升温至1400℃～1600℃保温1h～2h。