本发明涉及微电子封装材料技术领域,具体涉及一种大功率散热用氮化铝基板的制备方法。
背景技术:
集成电路和功能器件的不断发展,使人们对电路工作温度的散热提出了更高的要求。要解决这一严重的问题,必须采用新材料通过衬底进行散热,传统的al2o3已经不能满足集成技术快速发展的需求。beo的导热率虽高,但毒性很大限制了其广泛应用。而aln陶瓷是一种优良的高导热材料,其热导率的理论值与beo(320w/m·k)相近,此外具有电绝缘性好、强度高、抗氧化性好、线膨胀系数小、热稳定性好、无毒等优异的性能,能在诸多恶劣的环境中使用,是一种理想的电子封装材料。
在制备氮化铝基板工艺流程中,常用流延法成型和干压成型两种方式。干压成型需要喷雾造粒,此外压制的坯体不太均匀。而流延成型一般需要对坯体表面进行特殊处理,否则易出现分层等现象。
技术实现要素:
本发明克服了上述不足,采用流延成型与等静压成型结合的方式获得高密度氮化铝生坯,有助于促进烧结。采用的技术方案包括以下步骤:
(1)混料:将氮化铝粉体、烧结助剂和分散剂按照一定的比例称料,以无水乙醇为溶剂球磨5~30h,再加入一定比例的粘结剂二次球磨5~30h,获得混合浆料;
(2)成型:将上述具有一定粘度的混合浆料流延成型成0.2~0.8mm的流延坯体,再在等静压机上进行压制,进一步提高坯体的密度;
(3)烧结:将上述坯体排胶后在1650~2000℃保温2~8h,获得高导热氮化铝基板。
进一步的,所述步骤(1)中烧结助剂选择y2o3、al2o3、yf3、caf2、yb2o3、b2o3、sm2o3、cao、bn、li2o中的一种或几种,占总量的1~10%;分散剂选择三油酸甘油酯、鱼油、蓖麻油中的一种,占总量的1~5%;粘结剂优选pvb,占总量的0.5~3%。
进一步的,所述步骤(1)中氮化铝粉体占总量的90~99%,粒径优选0.8~1.5μm,fe杂质小于40ppm,o杂质含量小于1%。
进一步的,所述步骤(2)中等静压成型压力为80~200mpa,步骤(3)中排胶工艺为550~650℃保温2~5h。
进一步的,所述步骤(3)获得的氮化铝基板热导率可达160w/m·k以上。
本发明的有益效果:选用合适的添加剂,采用流延成型与等静压成型结合的方式获得高密度氮化铝生坯,有助于促进烧结,获得的氮化铝基板热导率高,满足了大功率集成电路和电子封装领域对散热的需求。
具体实施方式
实施例1,
将91%重量份高纯aln粉(d50:1.2μm、o:0.8%、fe:35ppm)、3.5%重量份caf2、3%重量份yf3、1.5%重量份鱼油在无水乙醇溶剂中球磨20h,再加入1%重量份pvb后二次球磨20h获得流延浆料。流延成型成0.6mm的坯体,再用150mpa压力等静压提高坯体密度。在600℃保温2h排胶后再在1750℃烧结3h,得到的氮化铝基板热导率为170w/m·k。
实施例2,
将94%重量份高纯aln粉(d50:0.95μm、o:0.8%、fe:35ppm)、3%重量份yb2o3、1.5%重量份yf3、1%重量份鱼油在无水乙醇溶剂中球磨20h,再加入0.5%重量份pvb后二次球磨20h获得流延浆料。流延成型成0.6mm的坯体,再用200mpa压力等静压提高坯体密度。在600℃保温2h排胶后再在1850℃烧结2h,得到的氮化铝基板热导率为178w/m·k。