【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及陶瓷材料領(lǐng)域，具體涉及氧化鋯、碳化硅晶須復(fù)合氧化鋁陶瓷基板材料及制備方法。
技術(shù)介紹
1、隨著電子工業(yè)和芯片技術(shù)的快速發(fā)展，電子器件的功率不斷增加，電子設(shè)備和器件在工作過程中產(chǎn)生的熱量越來越多。這些熱量如果不能及時予以轉(zhuǎn)移或散發(fā)將會引起局部溫度過高，從而影響器件的工作效率，嚴(yán)重的會導(dǎo)致器件失效。傳統(tǒng)的聚合物pcb電路板因其熱導(dǎo)率低而無法滿足上述散熱要求，同時傳統(tǒng)的pcb板的機(jī)械性能偏弱，在某些高強(qiáng)環(huán)境下無法工作。基于此，對陶瓷基板的需要急劇上升。在眾多的候選材料中，氧化鋁具有來源廣泛、物理/化學(xué)性能穩(wěn)定、機(jī)械性能強(qiáng)、電學(xué)性能好、易加工、成本相對較低等特點而備受關(guān)注，廣泛應(yīng)用于厚膜電路、薄膜電路、混合電集成路、多芯片組件以及大功率igbt模塊等領(lǐng)域。
2、但現(xiàn)有技術(shù)的氧化鋁陶瓷基板材料通過氧化鋁粉末、燒結(jié)助劑、成型劑、溶劑等原料通過混料，制備出料漿。然后料漿通過流延成型、排膠和燒結(jié)等工藝制備的得到氧化鋁陶瓷基板。這種無晶須增韌的陶瓷基板材料的強(qiáng)度較低，脆性大，斷裂韌性不足等缺陷，使得陶瓷基體的可靠性和疲勞強(qiáng)度較低。現(xiàn)有技術(shù)也有向氧化鋁陶瓷基體中添加少量的晶須材料以提高其韌性，但所添加的晶須種類和尺寸特征(直徑、長度)是單一的，對于提升氧化鋁陶瓷基板材料的在不同載荷條件下的斷裂性能和沖擊強(qiáng)度的作用不理想，并且單一種類和尺寸的晶須對氧化鋁韌性和強(qiáng)度性能的同時提升作用非常有限。因此并沒有解決晶須與氧化鋁晶粒的界面結(jié)合性能差的問題，以及沒有克服微納米級晶須的分散性差、在氧化鋁基體中分布不均勻的問題。因此，一種韌性
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、基于上述目的，本申請的第一技術(shù)方案提供了一種氧化鋯、碳化硅晶須復(fù)合氧化鋁陶瓷基板材料，所述制備該陶瓷基板材料的原料中包括sic晶須、zro2晶須。
2、進(jìn)一步的，所述sic晶須直徑為0.1-0.3μm，長度為5-30μm，zro2晶須直徑為0.1-0.3μm，長度為50-150μm。
3、進(jìn)一步的，所述sic晶須的添加量為陶瓷原料的0.5-2wt％，zro2晶須的添加量為陶瓷原料的0.5-3wt％。
4、本申請的第二技術(shù)方案提供了上述氧化鋯、碳化硅晶須復(fù)合氧化鋁陶瓷基板材料的制備方法，包括晶須預(yù)處理、混料、除泡、成型、排膠、燒結(jié)步驟，其中，晶須預(yù)處理為：將sic晶須、zro2晶須酸浸后置于聚甲基丙烯酸甲酯-三氯甲烷溶液中超聲處理，再經(jīng)三乙基己基磷酸和十二烷基硫酸鈉液超聲活化處理得到。
5、優(yōu)選的，所述酸浸中，zro2晶須通過氫氟酸溶液處理，sic晶須通過氫氟酸和硝酸溶液處理。
6、進(jìn)一步的，所述混料中，包括
7、sic晶須和zro2晶須、氧化鋁粉末、
8、燒結(jié)助劑：包括cao粉末、sio2粉末、mgo粉末和y2o3粉末；
9、添加劑:包括tio2粉末和v2o5粉末；以及
10、溶劑：包括乙酸乙酯，乙酸丁酯，丙酮和無水乙醇；
11、分散劑；包括三油酸甘油酯，蓖麻油和聚甲基丙烯酸；
12、粘接劑：聚乙烯醇縮丁醛；
13、增塑劑：鄰苯二甲酸二丁酯；其中，
14、所述氧化鋁粉末的粒徑為0.5-1.5μm，所述cao粉末、sio2粉末、mgo粉末和y2o3粉末；tio2粉末和v2o5粉末的粒徑為100-300nm。
15、進(jìn)一步的，所述混料為球磨混料，磨球直徑為4mm氧化鋯球，磨球與固體粉末的質(zhì)量比為3:1-8:1，具體為：對sic晶須和zro2晶須、氧化鋁粉末、燒結(jié)助劑、添加劑、溶劑、分散劑進(jìn)行第一次球磨，轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速600-1000r/min，球磨時間為10-20h；之后加入粘接劑和增塑劑進(jìn)行二次球磨，轉(zhuǎn)速600-800r/min，球磨時間8-15h，最后將轉(zhuǎn)速降至200-400r/min混合1-5h。
16、進(jìn)一步的，所述流延成型溫度為50-90℃，流延成型的速度為0.2-0.5m/min，刮刀間隙為200-500μm。
17、進(jìn)一步的，將流延成型后的生坯片放入排膠爐中排膠，排膠溫度為600-800℃，排膠時間為3-6h，氮氣或氬氣條件，氣體流量為5-10l/min。加熱速度為室溫-300℃以0.5-1.0℃/min，在300℃-排膠溫度以1.0-1.5℃/min的速率升溫。
18、進(jìn)一步的，將排膠后的氧化鋁材料，轉(zhuǎn)入低壓燒結(jié)爐進(jìn)行壓力燒結(jié)，以1-3℃/min的升溫速率升溫至1380-1520℃，燒結(jié)時間為1-4h，燒結(jié)氣氛為氮氣或氬氣，燒結(jié)壓力2-6mpa。
19、以及，通過上述制備方法制備得到的氧化鋯、碳化硅晶須復(fù)合氧化鋁陶瓷材料。
20、本申請的有益效果為：本申請通過在氧化鋁陶瓷材料中引入經(jīng)表面改性的不同長度的zro2和sic晶須，通過晶須表面活化處理，可以在不惡化氧化鋁陶瓷基板表面粗糙度、流延成型性能、燒結(jié)變形率、燒結(jié)致密性等的情況下，顯著提升氧化鋁基板材料強(qiáng)度和韌性，有效抑制裂紋擴(kuò)展，從而提高氧化鋁陶瓷可靠性。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種氧化鋯、碳化硅晶須復(fù)合氧化鋁陶瓷基板材料，其特征在于，所述制備該陶瓷基板材料的原料中包括SiC晶須、ZrO2晶須。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述氧化鋯、碳化硅晶須復(fù)合氧化鋁陶瓷基板材料，其特征在于，所述SiC晶須直徑為0.1-0.3μm，長度為5-30μm，ZrO2晶須直徑為0.1-0.3μm，長度為50-150μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述氧化鋯、碳化硅晶須復(fù)合氧化鋁陶瓷基板材料，其特征在于，所述SiC晶須的添加量為陶瓷原料的0.5-2wt％，ZrO2晶須的添加量為陶瓷原料的0.5-3wt％。
4.一種如權(quán)利要求1-3任一所述氧化鋯、碳化硅晶須復(fù)合氧化鋁陶瓷基板材料的制備方法，包括晶須預(yù)處理、混料、除泡、成型、排膠、燒結(jié)步驟，其中，晶須預(yù)處理為：將SiC晶須、ZrO2晶須酸浸后置于聚甲基丙烯酸甲酯-三氯甲烷溶液中超聲處理，再經(jīng)三乙基己基磷酸和十二烷基硫酸鈉液超聲活化處理得到。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述制備方法，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求4所述制備方法，其特征在于，所述酸浸中，SiC晶須通過氫氟酸溶液處理，SiC晶須通過氫氟酸和硝酸溶
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述制備方法，其特征在于，所述混料中，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述制備方法，其特征在于，所述混料為球磨混料，磨球直徑為4mm氧化鋯球，磨球與固體粉末的質(zhì)量比為3:1-8:1，具體為：對SiC晶須和ZrO2晶須、氧化鋁粉末、燒結(jié)助劑、添加劑、溶劑、分散劑進(jìn)行第一次球磨，轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速600-1000r/min，球磨時間為10-20h；之后加入粘接劑和增塑劑進(jìn)行二次球磨，轉(zhuǎn)速600-800r/min，球磨時間8-15h，最后將轉(zhuǎn)速降至200-400r/min混合1-5h。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述制備方法，其特征在于，所述流延成型溫度為50-90℃，流延成型的速度為0.2-0.5m/min，刮刀間隙為200-500μm。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述制備方法，其特征在于，所述排膠溫度為600-800℃，排膠時間為3-6h，氮氣或氬氣條件，氣體流量為5-10L/min；加熱速度為室溫-300℃以0.5-1.0℃/min，在300℃-排膠溫度以1.0-1.5℃/min的速率升溫。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求4-9任一所述制備方法制備得到的氧化鋯、碳化硅晶須復(fù)合氧化鋁陶瓷基板材料。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種氧化鋯、碳化硅晶須復(fù)合氧化鋁陶瓷基板材料，其特征在于，所述制備該陶瓷基板材料的原料中包括sic晶須、zro2晶須。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述氧化鋯、碳化硅晶須復(fù)合氧化鋁陶瓷基板材料，其特征在于，所述sic晶須直徑為0.1-0.3μm，長度為5-30μm，zro2晶須直徑為0.1-0.3μm，長度為50-150μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述氧化鋯、碳化硅晶須復(fù)合氧化鋁陶瓷基板材料，其特征在于，所述sic晶須的添加量為陶瓷原料的0.5-2wt％，zro2晶須的添加量為陶瓷原料的0.5-3wt％。
4.一種如權(quán)利要求1-3任一所述氧化鋯、碳化硅晶須復(fù)合氧化鋁陶瓷基板材料的制備方法，包括晶須預(yù)處理、混料、除泡、成型、排膠、燒結(jié)步驟，其中，晶須預(yù)處理為：將sic晶須、zro2晶須酸浸后置于聚甲基丙烯酸甲酯-三氯甲烷溶液中超聲處理，再經(jīng)三乙基己基磷酸和十二烷基硫酸鈉液超聲活化處理得到。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述制備方法，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求4所述制備方法，其特征在于，所述酸浸中，sic晶須通過氫氟酸溶液處理，sic晶須通過氫氟酸和硝酸溶液處理。
6.根據(jù)權(quán)利...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：萬維財，宋久鵬，張云，劉薇，周琪果，文紅尊，劉志輝，劉勵揚，
申請(專利權(quán))人：西華大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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