[发明专利]一种高导热氮化铝陶瓷散热基片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及氮化铝陶瓷的加工制作技术领域，特别涉及一种高导热氮化铝陶瓷散热基片及其制备方法。

背景技术

氮化铝陶瓷具有高的热导率、低的介电常数和介电损耗、可靠的电绝缘性、耐高温、耐腐蚀、无毒、良好的力学性能以及与硅相匹配的热膨胀系数等一系列优良性能，既可适用于作为功能陶瓷材料，如集成电路的基片和封装材料；又可适用于结构材料，如用于在高温和腐蚀性环境中使用的构件。氮化铝陶瓷已经成为现代新材料领域的研究热点之一，受通讯和电子器件领域的重视。

近年来，国内外对氮化铝的研究已经有较大的进展，开发出高导热率的氮化铝陶瓷基片，其中了解到的Tokuyama , NTK. TOSHIBA等公司已开发出>180 w/m.k氮化铝陶瓷基片，且已投入市场。

目前有一种用流延法制造高热导率集成电路氮化铝陶瓷基片的方法如下：

1)首先在氮化铝粉中按比例加入烧结助剂，搅拌均匀；

2)在粉体中加入增塑剂、悬浮剂、粘合剂和溶剂后，经振磨，制成浆料；

3)将上述浆料通过流延成形机制成陶瓷坯带，然后烘干后成固体坯带，将坯带裁制成坯片;

4)烧结；

5)冷却后即制成氮化铝陶瓷基片。

采用流延法制造高热导率氮化铝陶瓷基片，容易造成氮化铝陶瓷的热导率降低，除了与氮化铝粉体质量有关，还与所用添加剂，烧结技术有很大的影响。其添加较多的烧结添加剂，在较低温度下形成液相，通过液相烧结机制完成氮化铝陶瓷的致密化。但是过多的添加剂，往往会形成包裹氮化铝晶粒的第二相，使得氮化铝陶瓷的性能下降。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种高导热氮化铝陶瓷散热基片及其制备方法，在控制添加剂的用量下，利用振动热压烧结工艺制备陶瓷散热基片。所得陶瓷散热基片不但导热率可高达200~260 W/(m·K)，而且结构致密，生产效率高、降低烧结难度、产品后续加工简单。

为达到上述技术效果，本发明实施例提供了一种高导热氮化铝陶瓷散热基片，所述高导热氮化铝陶瓷散热基片为采用氮化铝为主要原料，通过振动热压烧结制备而得的热导率为200~260 W/(m·K)的陶瓷散热基片。

作为上述方案的改进，所述振动热压烧结的烧结温度为 1600~1900℃，压力为8~50T，振动频率为0~4次/秒，振动幅度为0.1~10吨。 

作为上述方案的改进，其以质量份计的主要原料配方如下：

氮化铝              90~99.8%

氧化钇              0.1~5%

粘合剂              0.1~5%；

所述氮化铝的平均粒径为0.8~13.0μm；

所述粘合剂为聚乙烯醇缩丁醛。

作为上述方案的改进，所述高导热氮化铝陶瓷散热基片的致密度为3.2~3.5 g/cm³。

相应地，本发明实施例提供了一种高导热氮化铝陶瓷散热基片的制备方法，依次包括以下步骤：

将经过初步处理的坯料通过压力机干压成型；

将经过干压成型的所述坯料通过真空脱脂炉进行脱脂处理；

将经过脱脂的所述坯料通过振动热压烧结炉，在烧结温度为 1600~1900℃，压力为8~50T，振动频率为0~4次/秒、振动幅度为0.1~10吨的条件下进行烧成，得到初成品；

将所述初成品保温保压0.5~8小时，随炉冷却得到氮化铝陶瓷散热基片。

作为上述方案的改进，将经过脱脂的所述坯料通过所述振动热压烧结炉，在流动氮气气氛中进行烧成；

所述氮气的流速为1~8L/min。

作为上述方案的改进，在将经过干压成型的所述坯料通过真空脱脂炉进行脱脂处理的步骤之后，将经过脱脂的所述坯料通过振动热压烧结炉的步骤之前，还包括：

将经过脱脂的所述坯料装入石墨模具中；

所述石墨模具设有氮化硼隔离保护层。

作为上述方案的改进，所述压力机的成型压力为10~250MPa；

所述真空脱脂炉的脱脂处理温度为25~1500℃；

所述经过干压成型的坯料在所述真空脱脂炉中脱脂处理时间为8~30小时。

作为上述方案的改进，在将经过初步处理的坯料通过压力机干压成型的步骤之前，还包括：

称量制造氮化铝陶瓷散热基片所需的主要原料；

将所述原料添加酒精后进行球磨处理15~30小时；