[发明专利]一种氮化铝陶瓷基板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氮化铝陶瓷基板及其制备方法，包括以下步骤：对氮化铝粉体进行改性；对氧化锆粉末和氧化钇粉末混合后改性；将预处理氮化铝粉体、改性混合粉末、炭黑、氧化铝、氯化镧、乙醇放到球磨机中，高速球磨混合；向混合浆料中加入无规聚丙烯、聚甲基丙烯酸酯，混合搅拌均匀，得到流延浆料；将流延浆料经流延成型工艺制成素坯，并切成陶瓷生坯，再经干燥、冲压得到坯体；将坯体放到真空电阻炉内，使用多段程序加热烧结，得到氮化铝陶瓷基板。本发明制备得到的氮化铝陶瓷基板的颗粒致密度高，强度大，抗弯强度和断裂韧性好，热导率高，并且烧结温度低，制备方法简单，制备工序易操作，经济效益高，适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及陶瓷基板技术领域，具体涉及一种氮化铝陶瓷基板及其制备方法。

背景技术

氮化铝陶瓷具有较高的热导率、较低的介电常数和介电损耗、良好的电绝缘特性，以及与硅、砷化镓相匹配的热膨胀系数，是一种理想的电子封装散热材料，能高效的逸散大型元件，可作为组装超大规模集成电路的高性能陶瓷基板材料。随着芯片输入功率的日益提高，大功率所带来的大发热量及较高的输出功率给陶瓷基板提出了更高的要求。

目前，氮化铝陶瓷基板成型方法是流延成型，其生产效率高，易于实现连续化和自动化，但生产制备的氮化铝陶瓷基板的力学性能不佳，具有较低的抗弯强度和断裂韧性。例如中国专利CN102826853A公开了一种高强度氮化铝陶瓷基板及其制备方法，在氮化铝粉体中添加特定含量的稀土氧化物、含硅氧化物以及溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂，采用高温烧结的方法，通过控制氮化铝晶粒的结构和形成来提高氮化铝基板成品的强度，但该专利制备的氮化铝陶瓷基板的断裂韧性不佳。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种氮化铝陶瓷基板及其制备方法，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氮化铝陶瓷基板的制备方法，包括以下步骤：

步骤S10，向100份氮化铝粉体中加入有机羧酸和无水乙醇，搅拌分散均匀，并静置3小时，再加入非离子型表面活性剂，56～64℃水浴加热搅拌5～8小时，经过滤、清洗、烘干，得到预处理氮化铝粉体；氮化铝粉体在球磨混合过程中易于溶剂中的羟基形成氢氧化铝，使晶格内掺入大量的氧而降低热导率，因此在球磨混合前先使用有机羧酸包裹在氮化铝颗粒表面，阻碍了外界对粉体表面的侵蚀，提高了再水性球磨介质中的稳定性；

步骤S20，将1.2份～3.4份氧化锆粉末和0.05份～0.2份氧化钇粉末混合，置于改性处理液中，边搅拌边加热至100℃，恒温30～50分钟，趁热过滤，并用甲苯清洗3～5次，干燥得到改性混合粉末；经改性处理后混合粉末的极性表面被硬脂酸单分子层覆盖，极性作用减弱；降低了粉体间的相互作用，提高了粉体的流动性能；

步骤S30，将步骤S10得到的预处理氮化铝粉体、步骤S20得到的改性混合粉末、2份～4.5份炭黑、0.2份～2.2份氧化铝、0.4份～0.8份氯化镧、25份～55份乙醇放到球磨机中，高速球磨混合12～16小时，得到混合浆料；

步骤S40，向步骤S30得到的混合浆料中加入1.2份～2.5份无规聚丙烯、0.4份～1.2份聚甲基丙烯酸酯，混合搅拌均匀，得到流延浆料；

步骤S50，将步骤S40得到的流延浆料经流延成型工艺制成素坯，并切成陶瓷生坯，再经干燥、冲压得到坯体；

步骤S60，将步骤S50得到的坯体放到真空电阻炉内，使用多段程序加热烧结，得到氮化铝陶瓷基板。

进一步的，步骤S10中，上述非离子型表面活性剂选自聚乙二醇、棕榈醇、环己醇、月桂酰二乙醇胺中的任一种。

进一步的，步骤S10中，上述有机羧酸的加入量为氮化铝粉体重量的6～9％。

进一步的，步骤S10中，上述非离子型表面活性剂的加入量为氮化铝粉体重量的2.2～3.4％。