[发明专利]一种含独居石的低温烧结高致密度碳化硅基陶瓷电路板基板材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳化硅陶瓷制备技术领域，尤其涉及一种含独居石的低温烧结高致密度碳化硅基陶瓷电路板基板材料及其制备方法。

背景技术

随着电子元器件功率和密度的增大，致使单位体积发热量也随之增加，对电路基板的综合性能要求越来越高，其中陶瓷基板具备良好的综合性能，在绝缘性、导热性以及热膨胀性、化学稳定性等方面表现突出，逐渐被广泛的应用于基板材料中，其中沿用较久的主要是以氧化铝、氧化铍作为基板原料，然而氧化铝陶瓷片存在热导率低、热膨胀系数与Si不相匹配等缺点，氧化铍陶瓷虽然综合性能较为优良，但是其生产成本较高、有毒，氮化铝陶瓷虽然综合性能较为优良，但生产成本较高，应用也受到限制，反之以碳化硅作为基板材料在使用性能上则具有较为明显的优势。

虽然碳化硅陶瓷基板的应用前景广阔，然而在实际生产过程中存在烧结致密度低、原料利用率低、绝缘性有待提高等等问题，制约着这类材料的大规模使用，急需从原料配制及生产工艺上做进一步的改进。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种含独居石的低温烧结高致密度碳化硅基陶瓷电路板基板材料及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种含独居石的低温烧结高致密度碳化硅基陶瓷电路板基板材料，该材料由以下重量份的原料制成：碳化硅65-70、纳米氧化铝10-14、独居石8-10、硅烷偶联剂kh5501-2、甘油8-10、乙二醇5-6、聚乙二醇1-2、纳米陶瓷粉透明液体10-12、去离子水50-60。

所述的一种含独居石的低温烧结高致密度碳化硅基陶瓷电路板基板材料的制备方法为：

（1）先将碳化硅、独居石球磨分散15-20h，随后加入纳米氧化铝、硅烷偶联剂kh550继续混合球磨分散3-4h后，加入其它剩余物料，密闭混合球磨分散4-5h，将所得浆料完全干燥后过200-300目筛；

（2）将上述过筛粉体投入模具中压制成型，所得坯体在400-500℃下进行排胶处理，处理结束后将坯体送入真空电阻炉中，其中氮气和氢气的流量比为1:0.5-0.6，并在氮气和氢气混合气体氛围下以1300-1450℃的温度保温烧结4-6h，烧结结束后自然冷却至室温，即得所述复合陶瓷基板材料。

本发明制备的碳化硅基陶瓷基板以微米级的碳化硅、独居石粉体与纳米量级的氧化铝粉体复合使用，使得基体材料的烧结温度得到降低，陶瓷体的晶粒细小，强度更高，而含有纳米陶瓷粉透明液体的聚乙二醇复合溶剂对粉体间的浸润性和粘结能力强，可制得结构均匀的高强度坯体，在后续烧结过程中更易制成高致密度、高精度的复合陶瓷基板，其电绝缘性好，导热效率高，经久耐用，应用潜力巨大。

具体实施方式

该陶瓷材料由以下重量份的原料制成：碳化硅65、纳米氧化铝10、独居石8、硅烷偶联剂kh5501、甘油8、乙二醇5、聚乙二醇1、纳米陶瓷粉透明液体10、去离子水50。

其制备方法为：

（1）先将碳化硅、独居石球磨分散15h，随后加入纳米氧化铝、硅烷偶联剂kh550继续混合球磨分散3h后，加入其它剩余物料，密闭混合球磨分散4h，将所得浆料完全干燥后过200目筛；

（2）将上述过筛粉体投入模具中压制成型，所得坯体在400℃下进行排胶处理，处理结束后将坯体送入真空电阻炉中，其中氮气和氢气的流量比为1:0.5，并在氮气和氢气混合气体氛围下以1400℃的温度保温烧结5h，烧结结束后自然冷却至室温，即得所述复合陶瓷基板材料。

该实施例制得的基板的性能测试结构为：

体积密度：3.45g/cm³；弯曲强度：520MPa；热导率：148.8（W/m.k）。