[发明专利]一种高频应用的低介电常数高导热氧化铝材料及制备方法

说明书

本发明属于无机材料技术领域，具体涉及一种适宜于高频应用的低介电常数及高导热系数的氧化铝材料，并进一步公开其制备方法与应用。本发明所述高频应用的低介电常数高导热氧化铝材料，以硫酸铝铵为铝盐，以碳酸氢铵为沉淀剂，经沉淀法制得前驱体γ‑AlOOH后，再加入α‑Al₂O₃晶种进行水热合成，水热产物经冷冻干燥后进行煅烧热分解处理，有效改善了溶液烘干时导致的团聚问题，制得粒径细小且均匀分散好的纯相的α‑Al₂O₃颗粒，有效改善了纯相氧化铝的介电性能和导热性能。

技术领域

本发明属于无机材料技术领域，具体涉及一种适宜于高频应用的低介电常数及高导热系数的氧化铝材料，并进一步公开其制备方法与应用。

背景技术

随着科技的发展，印刷电路板(PCB)已经成为一种不可或缺的电子部件。自20世纪90年代以来，世界各国已逐渐将印刷电路板改称为电子基板(electronic substrate)，标志着传统的印刷电路板已进入了多层基板时代。电路基板按照其所采用的材料可分为无机基板材料、有机基板材料以及复合基板材料三大类。其中，传统无机基板多是以Al₂O₃、SiC、BO和AlN等为基材，由于这些材料在热导率、抗弯强度以及热膨胀系数等方面具有良好的性能，目前广泛应用于MCM电路基板行业。

氧化铝陶瓷具有硬度大、耐磨性高、机械强度高，电阻率高、化学稳定性好，并具有良好的介电性能，以及对热冲击作用的良好抵抗性、与金属之间能形成密封的钎焊等优势，并且，无论是多晶型材料或是单晶型材料，其介质损耗(tgδ)均处于较广的频率范围内，其中包括在超高频情况下介电损耗依然不大，随着温度的升高其变化也不大，介电常数(ε)与温度之间的关系不明显，可见，氧化铝陶瓷材料是较为理想的电路基板材料，被广泛应用于芯片封装结构件的上盖板，导热陶瓷基板、PCB印刷电路板的填充材料。

但是，目前对于氧化铝陶瓷产品几乎没有任何在高频领域的相关应用；其原因主要包括：首先，由于纯相α-Al₂O₃的介电常数较高，一般均达到10以上，也并不适宜于高频应用的需求；另外，由于纯相α-Al₂O₃的烧结温度较高，需要达到1500-1600℃左右，很难直接进行应用，需要添加各种助烧剂来降低氧化铝的烧结温度；再者，普通纯相氧化铝的导热系数一般在30以下，导热性能并不理想。简言之，传统的单相氧化铝粉体难于兼具优异的介电性能和导热性能，使得在介电性能等方面应用时，绝大部分的氧化铝都是与其它粉体混合使用，单相氧化铝的使用受到极大的限制。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种适宜于高频应用的低介电常数及高导热系数的氧化铝材料，以解决现有技术中单相氧化铝粉体难于兼具优异的介电性能和导热性能而影响其应用的问题；

本发明所要解决的第二个技术问题在于提供上述适宜于高频应用的低介电常数高导热系数的氧化铝材料的制备方法与应用。

为解决上述技术问题，本发明所述的一种制备高频应用的低介电常数高导热氧化铝材料的方法，包括如下步骤：

(1)取硫酸铝铵溶液作为铝盐，以碳酸氢铵溶液作为沉淀剂，进行反应，得到前驱体γ-AlOOH溶液；

(2)反应完成后，将反应溶液中加入α-Al₂O₃晶种，于160-200℃进行水热反应；

(3)将水热反应后的溶液经冷冻干燥处理得到分散均匀的粉体物料；

(4)将所得粉体物料进行煅烧处理，得到纯相α-Al₂O₃。

具体的，所述步骤(1)中，控制所述硫酸铝铵与所述碳酸氢铵的摩尔比为1：3-8。