[发明专利]复合材料、包含其的制品及其制造方法

说明书

技术领域

本公开总体上涉及包含立方氮化硼的具有高介电强度的复合材料、其制造方法和包含其的制品，特别地但并不排他地涉及电气和电子部件的制品。

背景技术

中国专利申请公开号1749213公开了制造高性能氮化铝(AlN)陶瓷材料的方法，包括使包含AlN和5重量％烧结材料的小片经受在4到8吉帕斯卡(GPa)范围内的压力和在1500℃到1750℃范围内的温度。

日本专利申请公开号53-117,386公开了用作散热器的烧结体，其具有高的导热性并且包含40％到90％的cBN并且余量是AlN，通过对立方氮化硼(cBN)粉末和含有小于1重量％氧的AlN粉末进行超高压烧结提供该烧结体

Ran等人(Ran,Lv,JinLiu,YongjunLi,SichengLi,ZiliKouandDuanweiHe,“HighpressuresinteringofcubicboronnitridecompactswithAlandAlN”,DiamondandRelatedMaterials17,2008,第2062到2066页)公开了一种坯块(compact)，其包含20重量％的AlN，基本上余量为80重量％的cBN晶粒和极小量的二氧化硅和氮化硅形式的硅(Si)，其中认为二氧化硅产生自AlN原材料粉末中的杂质。

存在对具有高介电强度和相对较高的导热性的材料的需要。

发明内容

从第一方面看，提供了包含如下成分的复合材料：氮化铝(AlN)材料，分散在该AlN材料内的小于80重量％的立方氮化硼(cBN)晶粒(是除了实际不可避免的杂质之外包含cBN材料或由cBN材料组成的晶粒)和小于5重量％的烧结促进材料，该复合材料包括不超过约1.5％的孔隙率(按复合材料的体积计)。

本公开设想了复合材料的各种配置、组成和组合以及包含复合材料的制品，本公开的非限制和非穷举的实例如下。

AlN可以是多晶的，其包含烧结在一起的AlN晶粒并且在它们之间具有晶界。

在各个实例中，该复合材料可以包含至多4重量％或至多约2重量％的烧结促进材料，或者该复合材料可以基本上不含烧结促进材料(除了有可能具有烧结促进能力的微小含量的实际不可避免的杂质)。在一些实例中，除了实际不可避免的杂质之外该复合材料由AlN和cBN组成。

在各个实例中，cBN晶粒的含量可以是复合材料的大于0重量％、至少5重量％、至少约15重量％、至少约20重量％或至少约30重量％。在一些实例中，cBN晶粒的含量可以是复合材料的至多约70重量％、至多约60重量％、小于40重量％或至多37重量％。例如,cBN晶粒的含量可以是复合材料的约20重量％到约70重量％、约30重量％到约60重量％、大于约20重量％且小于约40重量％、或者至少约20至多约37重量％。

在一些实例中，除cBN晶粒之外，该复合材料的密度可以是晶体AlN密度(3.26克每立方厘米(g/cm³))的至少约98重量％或至少约99重量％，或者基本上等于晶体AlN的密度。用数字表示，除cBN之外的复合材料的密度可以是至少3.19或至少约3.23克每立方厘米(g/cm³)，或在3.24到3.28克每立方厘米(g/cm³)的范围内。

在一些实例中,该复合材料可以包含不超过约1％或者不超过0.5％的孔隙率，或者该复合材料可以基本上没有孔隙率。

在一些实例中,cBN晶粒可以包括按重量计至多百万分之50(ppm)的夹杂物平均含量。

在一些实例中，大量或至少约50％的cBN晶粒可以具有至多约1000原子ppm、至多约700原子ppm或至多约300原子ppm的平均碳含量。碳可以存在于固溶体中和/或包含于夹杂物中。碳可以为单质形式(作为未反应的碳原子或离子)和/或包含在一种或多种化合物中。

在一些实例中，大量或至少约50％的cBN晶粒可以包含超化学计量比的氮(N)含量。碳可以存在于固溶体中和/或包含在夹杂物中。氮可以存在于固溶体中和/或包含在夹杂物中。氮可以为单质形式(作为未反应的氮原子或离子)和/或包含在一种或多种化合物中。

在一些实例中，大量或至少约50％的cBN晶粒可以包含氯。氯可以存在于固溶体中和/或包含在夹杂物中。氯可以为单质形式(作为未反应的氯原子或离子)和/或包含在一种或多种化合物中,例如，一种或多种氯化物化合物。例如,cBN晶粒可以包含夹杂物，该夹杂物可以包含一种或多种氯化物化合物。