[发明专利]氮化铝导体材料及氮化铝全陶瓷加热结构器件

说明书

本发明公开了一种氮化铝导体材料及其制得的氮化铝全陶瓷加热结构器件，氮化铝导体材料和绝缘氮化铝材料由氮化铝粉体、助烧剂、分散剂、粘结剂、有机溶剂和金属粉体制备获得。本氮化铝导体材料的密度低、热容量低、能耗低而热辐射系数高、电热效率高、热膨胀系数小、很强的抗电场强度能力、高温下不变形、使用寿命长、温升速度快、显著的抗氟氧腐蚀、优秀的热震阻抗能力、耐久性和均匀热分布。

技术领域

本发明涉及氮化铝制品领域，尤其是涉及一种氮化铝全陶瓷加热结构器件。

背景技术

氮化铝除了拥有完美的热传导，也具有显著的抗氟氧腐蚀、优秀的热震阻抗能力、耐久性以及均匀热分布等，使其在半导体工艺制程中广泛应用。而氮化铝陶瓷是氮化铝的应用中所产生的一种重要材料。

氮化铝陶瓷是一种综合性能优良的新型陶瓷材料，是新一代半导体制造、电子器件封装的理想材料。其性能优良：具有高热导率、高电绝缘性、低介电常数和损耗、无毒以及与硅相匹配的热膨系数。随着半导体制造、电子信息和电力电子技术不断地向高集成化、高速度化、微型化、智能化的方向发展，并且在大规模集成电路制造工艺中广为应用，对氮化铝陶瓷材料的应用开发越为广泛。

但常见的氮化铝陶瓷材料难以有效直接导电，其如果希望制作成导电加热器件通常需要配合金属电阻制作，但是传统金属电阻加热体具有很多不足，具体地有金属电阻密度高，热容量较高，需要较大功率；金属电阻与陶瓷共烧，有较大的介电损耗，加热不均匀，使用寿命短；金属电阻与陶瓷不能均匀烧结，使用过程中，陶瓷容易炸裂；电热效率低，温度高时，电阻增大，功率下降，耗电大；陶瓷内置金属电阻，温度均匀性难以保障，同一温度温度差大，难以在温差精度要求高的场景使用，如半导体制造、特殊工业加热场景等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮化铝导体材料及氮化铝全陶瓷加热结构器件，可以解决上述问题中的一个或者多个。

根据本发明的一个方面，提供了一种氮化铝导体材料，由氮化铝粉体、助烧剂、分散剂、粘结剂、有机溶剂和金属粉体制备获得。

本氮化铝导体材料的有益效果是：本氮化铝导体材料的密度低、热容量低、能耗低而热辐射系数高、电热效率高、热膨胀系数小、很强的抗电场强度能力、高温下不变形、使用寿命长、温升速度快、显著的抗氟氧腐蚀、优秀的热震阻抗能力、耐久性和均匀热分布。

在一些实施方式中，所述氮化铝粉体为碳还原法或直接氮化法生成的氮化铝粉体。

在一些实施方式中，所述助烧剂为Dy₂O₃、CaO、Li₂O、YF₃或者CaF₂中的一种或者多种混合。

在一些实施方式中，所述分散剂为鱼油、蓖麻油或者三油酸甘油脂中的一种或者多种混合，所述粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛。

在一些实施方式中，所述有机溶剂为丁酮或者无水乙醇中的一种或者两种混合。

在一些实施方式中，所述金属粉体为Ti、Mo、Ta、NiCo或者W中的一种或者多种混合。

根据本发明的一个方面，提供一种氮化铝导体材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤a：将氮化铝粉体、助烧剂、分散剂、粘结剂、有机溶剂和金属粉体通过球磨机进行10-30小时的均匀混合，得到浆料，将所述浆料进行真空除泡处理，并在≤150℃下烘干，得到粉末状混合物；

步骤b：将所述粉末状混合物置于模具内，并通过干压机或压力成型机于模具中成型得到素坯；

步骤c：将所述素坯置于排胶炉中，在≤800℃的温度下，氮气氛围中进行排胶处理，以排除所述素坯中的各种有机物，从而获得陶瓷素坯；