[发明专利]一种由聚合物先驱体制备绝缘导热陶瓷涂层的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种制备具有优异绝缘、导热和机械性能的陶瓷涂层的方法，及根据上述方法制备的陶瓷涂层，一种可用于电子电工行业的绝缘导热涂层。属于涂层制备领域。

背景技术：

现代陶瓷材料以它优异的耐高温、耐腐蚀、耐磨损性能在各种工程机械、设备及构件中得到了广泛的应用。同时随着高性能陶瓷材料的开发以及新型应用的拓展，一些陶瓷材料也以其优异的绝缘性、耐热性、导热性和低收缩性能而越来越受到电子电工行业的重视。到目前为止，已成功应用于电子封装行业的陶瓷材料有低温共烧陶瓷(LTCC)以及高温烧结氮化铝陶瓷(AlN)：LTCC具有优良的耐热性和绝缘性能，但其导热性能较低；AlN陶瓷具有优异的导热性、绝缘性和低收缩性，但其烧结温度高达1800℃，导致其加工成本高居不下。在实际应用中，绝缘与导热是一对矛盾：金属是良好的导热体，同时又是很好的导电材料；陶瓷具有优异的绝缘性，但要做到良好的导热却很困难。如何将金属的导热性与陶瓷的绝缘性整合起来，同时又能够大幅降低成本，成为当今新型材料开发的一个挑战。金属表面陶瓷涂层技术无疑是解决这个问题的有效手段之一。金属材料借助于陶瓷涂层而起到了绝缘、耐热、耐腐蚀、抗磨损作用，也保留了自身的高强度、高导热性、高韧性等优点。

在电子封装行业中，用于大功率电子产品散热的绝缘金属基板的最核心的技术就是电路层和金属基层之间的绝缘层材料的设计，绝缘层的热传导性能越好，就越有利于器件运行时所产生热量的扩散，也就越有利于降低器件的运行温度。陶瓷涂层的绝缘性、耐热性和导热性能明显优于树脂类涂层，已经成为大功率电子产品散热用绝缘金属基板的主要研究方向。在现阶段，工业生产中最常用的陶瓷层生产方法主要有：1，喷涂法-包括等离子喷涂、热喷涂、爆炸喷涂；2，气相沉积法-包括化学气相沉积、物理气相沉积；3，共烧法-包括高温共烧法、低温共烧法；4，电化学法-包括阳极氧化法、微弧氧化法。上述的陶瓷涂层生产工艺主要是为了解决金属材料的耐磨损、耐高温、耐腐蚀的应用要求。而对于大功率电子封装应用要求的绝缘性和导热性，目前主要是依靠对传统的低温共烧法、阳极氧化法以及微弧氧化法等工艺的改进，以适应封装工艺的要求，但效果仍不显著。

聚合物先驱体材料是通过化学方法合成的一类有机聚合物，一般含有硅，它可以在一定温度范围内发生裂解，转化为无定形或结晶体陶瓷。1975年矢岛圣使等人利用聚碳硅烷(PCS)，成功地制备出SiC陶瓷纤维，开辟了有机先驱体向无机陶瓷转化的新领域。近年来我国国防科技大学及中科院化学所在先驱体的开发研制，以及采用先驱体转化法制备陶瓷纤维及陶瓷基复合材料等方面取得了较大的进展。由于先驱体的裂解产物为陶瓷材料，其高温性能稳定且与陶瓷基材的热膨胀系数接近；同时先驱体作为有机高分子材料又具有流动性好、成形方便以及结构、组分可设计等特点，相比于传统制备技术，先驱体转化法制备陶瓷产品具有制备温度较低，所得陶瓷的纯度高，成型方便等优点，是陶瓷及陶瓷基复合材料最有前途的制备方法之一。

发明内容：

本发明的目的是将聚合物先驱体转化成陶瓷的工艺与陶瓷涂层工艺结合起来，以更为简便的方法，在基底材料表面上制得一层具有优良的绝缘性、导热性和耐热性的陶瓷涂层。这种涂层可作为绝缘金属基板的电路层和金属基层之间的绝缘层，是制备具有高导热性能的绝缘金属基板的关键材料。