一種高導(dǎo)熱陶瓷基片材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于陶瓷材料領(lǐng)域，具體涉及一種高導(dǎo)熱陶瓷基片材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]常見的陶瓷基板分為氧化鋁型、氧化鈹型和氮化鋁型。其中氧化鈹具超高的熱導(dǎo)率，但是由于其毒性限制了自身的發(fā)展。氮化鋁具有高的熱導(dǎo)率以及與硅相匹配的膨脹系數(shù)，但是若氮化鋁表面有非常薄的氧化層會(huì)影響其熱導(dǎo)率，對(duì)制備工藝要求較高，此外氮化鋁價(jià)格普遍偏高，也制約著其發(fā)展。氧化鋁陶瓷基板是LED領(lǐng)域中最常用的基板材料，正由于其在機(jī)械、熱、電性能上相對(duì)于大多數(shù)其他氧化物陶瓷，強(qiáng)度及化學(xué)穩(wěn)定性高，且原料來源豐富，適用于各種各樣的技術(shù)制造以及不同的形狀；然而氧化鋁陶瓷不易燒結(jié)致密，熱導(dǎo)率低，且熱膨脹系數(shù)與晶片硅不匹配，限制其應(yīng)用，需要進(jìn)一步改善氧化鋁陶瓷的組成配比和制備方法，使其發(fā)揮更佳的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]要解決的技術(shù)問題是:解決傳統(tǒng)的氧化鋁陶瓷的熱導(dǎo)率低，熱膨脹系數(shù)于晶片硅不匹配等問題，提供一種高導(dǎo)熱陶瓷基片材料及其制備方法。
[0004]技術(shù)方案:為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種高導(dǎo)熱陶瓷基片材料，按重量份數(shù)計(jì)，由如下原料制備而成:
氧化招粉體82?90份、碳化娃7?18份、莫來石6?15份、膨潤(rùn)土 4?14份、碳纖維3?8份、氟磷灰石5?16份、氮化釩3?13份、氧化釔4?10份、粘結(jié)劑11?20份和溶劑35?48份。
[0005]優(yōu)選的，所述氧化鋁粉體為α -Α1203納米粉末。
[0006]優(yōu)選的，所述粘結(jié)劑為由石蠟、聚乙烯醇和羧甲基纖維素組成的復(fù)合粘結(jié)劑。
[0007]進(jìn)一步，優(yōu)選的，所述粘結(jié)劑為石蠟、聚乙烯醇和羧甲基纖維素按質(zhì)量比為3:2:1組成的復(fù)合粘結(jié)劑。
[0008]優(yōu)選的，所述溶劑為去離子水、無水乙醇和異丙醇的按體積比為3:1:0.2三元復(fù)合而成。
[0009]優(yōu)選的，一種高導(dǎo)熱陶瓷基片材料，按重量份數(shù)計(jì)，由如下原料制備而成:
氧化鋁粉體87份、碳化硅14份、莫來石12份、膨潤(rùn)土 9份、碳纖維7份、氟磷灰石13份、氮化銀11份、氧化乾8份、粘結(jié)劑18份和溶劑45份。
[0010]一種高導(dǎo)熱陶瓷基片材料的制備方法，包括如下制備步驟:
將一定重量份數(shù)的氧化鋁粉體、碳化硅、莫來石、膨潤(rùn)土、碳纖維、氟磷灰石、氮化釩和氧化釔置于球磨罐中，然后加入一定重量份數(shù)的溶劑，以球料比為2.8:1的比例球磨10~36h，之后加入一定重量份數(shù)的粘結(jié)劑，混合均勻后得到混合料；
將混合料置于模具中以40~160Mpa的壓力注射成型制得生坯；
將生坯置于燒結(jié)爐中，在氫氣的保護(hù)氣氛下，進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)條件為:升溫速度為2~15°C /min、燒結(jié)溫度為1350~1520°C、保溫時(shí)間為20~40h，燒結(jié)完成后自然冷卻至室溫，即得。
[0011]優(yōu)選的，所述注射成型的壓力為120Mpa。
[0012]優(yōu)選的，所述燒結(jié)條件為:升溫速度為8°C /min、燒結(jié)溫度為1420°C、保溫時(shí)間為28h0
[0013]本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明所制備的陶瓷基片材料的導(dǎo)熱系數(shù)大于1.8 W/m.Κ，且熱膨脹系數(shù)為5.23X 10 6/Κ~6.08X 10 6/Κ，接近晶片硅的熱膨脹系數(shù)，匹配度較佳，此外所制備的陶瓷基片材料的抗折強(qiáng)度不小于0.7Mpa，顯示良好的綜合性能。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
[0015]實(shí)施例1
一種高導(dǎo)熱陶瓷基片材料，按重量份數(shù)計(jì)，由如下原料制備而成:
氧化鋁粉體82份、碳化硅7份、莫來石6份、膨潤(rùn)土 4份、碳纖維3份、氟磷灰石5份、氮化釩3份、氧化釔4份、粘結(jié)劑11份和溶劑35份。其中，所述氧化鋁粉體為α_Α1203納米粉末；所述粘結(jié)劑為石蠟、聚乙烯醇和羧甲基纖維素按質(zhì)量比為3:2:1組成的復(fù)合粘結(jié)劑；所述溶劑為去離子水、無水乙醇和異丙醇的按體積比為3:1:0.2三元復(fù)合而成。
[0016]所述的高導(dǎo)熱陶瓷基片材料的制備方法，包括如下制備步驟:
將上述重量份數(shù)的氧化鋁粉體、碳化硅、莫來石、膨潤(rùn)土、碳纖維、氟磷灰石、氮化釩和氧化釔置于球磨罐中，然后加入上述重量份數(shù)的溶劑，以球料比為2.8:1的比例球磨10h，之后加入上述重量份數(shù)的粘結(jié)劑，混合均勻后得到混合料；
將混合料置于模具中以40Mpa的壓力注射成型制得生坯；
將生坯置于燒結(jié)爐中，在氫氣的保護(hù)氣氛下，進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)條件為:升溫速度為2°C /min、燒結(jié)溫度為1350°C、保溫時(shí)間為20h，燒結(jié)完成后自然冷卻至室溫，即得。
[0017]對(duì)上述所制備的陶瓷基片材料進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果顯示:熱導(dǎo)率為1.8 ff/m.K，熱膨脹系數(shù)為5.23X 10 6/K，抗折強(qiáng)度為1.2 MPa ο
[0018]實(shí)施例2
一種高導(dǎo)熱陶瓷基片材料，按重量份數(shù)計(jì)，由如下原料制備而成:
氧化鋁粉體90份、碳化硅18份、莫來石15份、膨潤(rùn)土 14份、碳纖維8份、氟磷灰石16份、氮化釩13份、氧化釔10份、粘結(jié)劑20份和溶劑48份。其中，所述氧化鋁粉體為α -Α1203納米粉末；所述粘結(jié)劑為石蠟、聚乙烯醇和羧甲基纖維素按質(zhì)量比為3:2:1組成的復(fù)合粘結(jié)劑；所述溶劑為去離子水、無水乙醇和異丙醇的按體積比為3:1:0.2三元復(fù)合而成。
[0019]所述的高導(dǎo)熱陶瓷基片材料的制備方法，包括如下制備步驟:
將上述重量份數(shù)的氧化鋁粉體、碳化硅、莫來石、膨潤(rùn)土、碳纖維、氟磷灰石、氮化釩和氧化釔置于球磨罐中，然后加入上述重量份數(shù)的溶劑，以球料比為2.8:1的比例球磨36h，之后加入上述重量份數(shù)的粘結(jié)劑，混合均勻后得到混合料；
將混合料置于模具中以160Mpa的壓力注射成型制得生坯； 將生坯置于燒結(jié)爐中，在氫氣的保護(hù)氣氛下，進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)條件為:升溫速度為15°C /min、燒結(jié)溫度為1520°C、保溫時(shí)間為40h，燒結(jié)完成后自然冷卻至室溫，即得。
[0020]對(duì)上述所制備的陶瓷基片材料進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果顯示:熱導(dǎo)率為2.4 ff/m.K，熱膨脹系數(shù)為5.84X 10 6/K，抗折強(qiáng)度為0.7 MPa ο
[0021]實(shí)施例3
一種高導(dǎo)熱陶瓷基片材料，按重量份數(shù)計(jì)，由如下原料制備而成:
氧化鋁粉體86份、碳化硅12份、莫來石10份、膨潤(rùn)土 9份、碳纖維6份、氟磷灰石11份、氮化釩8份、氧化釔7份、粘結(jié)劑15份和溶劑41份。其中，所述氧化鋁粉體為α_Α1203納米粉末；所述粘結(jié)劑為石蠟、聚乙烯醇和羧甲基纖維素按質(zhì)量比為3:2:1組成的復(fù)合粘結(jié)劑；所述溶劑為