[发明专利]一种氮化铝陶瓷基板及其制备方法

说明书

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种氮化铝陶瓷基板及其制备方法。所述制备方法包括制浆、真空除泡、流延成型、排胶和烧结，所述排胶包括以下三段过程：第一段排胶过程：升温到350℃‑450℃，保温50min‑90min；第二段排胶过程：升温到650℃‑750℃，保温25min‑45min；第三段排胶过程：降温至400℃‑500℃，保温80min‑100min。本发明得到的氮化铝陶瓷更致密，三段式排胶法排胶后得到的氮化铝坯片完好平整不含碳杂质，性能更优良。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种氮化铝陶瓷基板及其制备方法。

背景技术

AlN是具有纤锌矿结构的共价晶体，六方晶系，其晶体是以[AlN4]四面体为结构单位的共价键化合物，其中c轴N-Al键略长，晶格常数α＝0.3110nm，c＝0.4978nm。纯氮化铝呈蓝白色，通常为灰色或灰白色。氮化铝具有原子质量低，原子间键合强，晶体结构简单，非谐性低，室温强度高，强度随温度上升下降缓慢等优点。

AlN具有原子质量低，原子间键合强，晶体结构简单，非谐性低等优点，具有极高的热导率，以及低介电常数、低介电损耗、与硅相匹配的热膨胀系数、绝缘、无毒、高频特性良好以及强度高等优良性能，应用前景十分广阔。

集成电路对封装用基片的最基本要求是高电阻率、高热导率和低介电常数。封装用基片还应与硅片具有良好的热匹配、易成型、高表面平整度、易金属化、易加工、低成本等特点和一定的力学性能。大多数陶瓷是离子键或共价键极强的材料，具有优异的综合性能，是电子封装中常用的基片材料，具有较高的绝缘性能和优异的高频特性，同时线膨胀系数与电子元器件非常相近，化学性能非常稳定且热导率高。长期以来，绝大多数大功率混合集成电路的基板材料一直沿用A1₂O₃和BeO陶瓷，但A1₂O₃基板的热导率低，热膨胀系数和Si不太匹配；BeO虽然具有优良的综合性能，但其较高的生产成本和剧毒的缺点限制了它的应用推广。而氮化铝的理论热导率可达320W/(m·K)，且具有良好的电绝缘性、低的介电常数和介电损耗、与硅相匹配的热膨胀系数，以及化学性能稳定和无毒等优良特点。因此，氮化铝陶瓷成为现今最理想的基板材料和电子器件封装材料。

发明内容

本发明提供了一种氮化铝陶瓷基板及其制备方法。

具体来说，本发明提供了如下技术方案：

一种氮化铝陶瓷基板的制备方法，包括制浆、真空除泡、流延成型、排胶和烧结，所述排胶包括以下三段过程：

第一段排胶过程：升温到350℃-450℃，保温50min-90min；

第二段排胶过程：升温到650℃-750℃，保温25min-45min；

第三段排胶过程：降温至400℃-500℃，保温80min-100min。

优选的，上述制备方法中，所述排胶包括以下三段过程：

第一段排胶过程：在惰性气氛条件下，升温到350℃-450℃，保温50min-90min；基带中的小分子有机物在升温过程和第一段保温过程中挥发，大分子有机物在温度达到350℃开始裂解，裂解后形成的小分子更容易去除，因此排胶的第一段保温温度设置为350℃-450℃。保温时间为50min-90min，充足的时间使得挥发和裂解过程进行完全；