[发明专利]一种氮化铝的制备方法

说明书

本发明涉及一种氮化铝的制备方法。本发明氮化铝的制备方法包括以下步骤：(1)将包括椰子壳和尿素的原料混合均匀，然后于真空中煅烧，冷却，得到碳；(2)将氯化铵、硝酸铁、氟化钙、氧化铝和步骤(1)所得碳混合均匀，得到混合原料；(3)将步骤(2)所得混合原料置于惰性气体气氛下煅烧，然后降温，于空气气氛下继续煅烧，得到氮化铝。本发明利用了废弃的椰子壳为碳源制备原料，原料来源广泛，既降低了原材料价格，又减少了废弃椰子壳等生物质废弃物对环境的污染；本发明工艺简单，生产过程可控，生产的氮化铝无毒，导热性能优良，绝缘性好，除了可应用于5G通信外，在大规模集成电路封装基板，大功率LED照明等领域都有着广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种制备方法，具体涉及一种氮化铝的制备方法。

背景技术

信息技术领域已成为提升国家科技创新实力、推动经济社会发展和提高整体竞争重要的动力引擎。5G是开启工业数字化和物联网新时代的新一代基础生产力。世界各国把抢占5G通信技术的至高点作为国家发展的重要战略，不管是在关键元器件、上游材料制备还是在网络部署等方面都开始积极布局，抢先发展先机。

我国是5G通信技术发展较快的国家，在网络建设与构架设计领域已经走在世界前沿，并处于领跑位置，但是在关键上游材料领域依然落后。

与传统4G等通信技术相比，5G通信技术接入工作器件需满足全频谱接入、高频段乃至毫米波传输、超高宽带传输3大基础性能要求，其制备材料则需要具有实现大规模集成化、高频化和高频谱效率等特点。

AlN陶瓷具有高热导率、优异的绝缘性能和介电性能、强抗腐蚀能力以及与硅相接近的热膨胀系数等特点，被广泛用作5G通信基板、大规模集成电路(LIC)封装基板、静电卡盘、透明陶瓷等方面。

氮化铝是一种具有高热传导性、低介电常数和介电损耗、高体积电阻率、室温和高温力学性能良好以及与硅相近的热膨胀系数等优良综合性能的新兴陶瓷材料。氮化铝热导率是传统电子封装基板材料Al₂O₃的6倍以上，而且AlN化学性质稳定无毒，相比于BeO的剧毒性，使其最终受到人们的广泛关注，成为一种最有希望替代Al₂O₃成为新一代大规模集成电路半导体制造和电子封装基片的理想材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种制备原料来源广泛、制备工艺简单且生产过程可控的氮化铝的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种氮化铝的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将包括椰子壳和尿素的原料混合均匀，然后于真空中煅烧，冷却，得到碳；

(2)将氯化铵、硝酸铁、氟化钙、氧化铝和步骤(1)所得碳混合均匀，得到混合原料；

(3)将步骤(2)所得混合原料置于惰性气体气氛下煅烧，然后降温，于空气气氛下继续煅烧，得到氮化铝。

本发明利用了废弃的椰子壳为碳源制备原料，原料来源广泛，既降低了原材料价格，又减少了废弃椰子壳等生物质废弃物对环境的污染。另外，本发明采用分段煅烧碳热还原法，利用生物质废弃物碳化得到的碳为原材料，在惰性气体气氛下将氧化铝经过碳热还原制备出高纯氮化铝粉体，满足5G通信和大规模集成电路等行业对高性能氮化铝粉体等关键原材料的需求。

本发明生产工艺简单，生产过程可控，生产的氮化铝无毒，导热性能优良，绝缘性好，除了可应用于5G通信外(应用于5G通信基板)，在大规模集成电路(LIC)封装基板，大功率LED照明等、静电卡盘、透明陶瓷领域都有着广泛的应用前景。

作为本发明所述氮化铝的制备方法的优选实施方式，所述氮化铝的制备方法中，包括下述重量份的制备原料：椰子壳49-51份，尿素0.8-1.2份，氯化铵0.8-1.2份，硝酸铁0.4-0.6份，氟化钙0.4-0.6份，氧化铝46-48份。