Шихта для получения высокотеплопроводной керамики Советский патент 1990 года по МПК C04B35/581 

Изобретение относится к порошкавой металлургии, в частности к материалам для получения высокотеплопроводной керамики на основе нитрида алюминия, обладающей комплексом таких свойств, как высокие теплопроводность и проч- ность, хорошие диэлектрические характеристики, адгезионная способность, обеспечивающая прочное сцепление нанесенных на керамику металлических слоев. Предлагаемая шихта может быть . использована при изготовлении подложек и корпусов интегральных схем.

Целью изобретения является повьппе- ние плотности и теплопроводности керамики.

Порошок A1N обычно содержит до 3 мас.% кислорода в составе фаз AljO,,, AlON, AlOH и в виде примесных атомов замещения в решетке нитрида алюминия.

.Кроме того, в порошке A1N обычно присутствует до 2 мас.% железа в виде частично или полностью окисленных частиц.

Хлористый аммоний при нагреве диссоциирует на аммиак и хлористый водород

NH4C1

NH. + HG1

С5

о оь ел

Хлор1истый водород растворяет оксиды алюминия и железа, образуя летучие хлориды. Восстановление алюминия углеродом, выделяющимся при расположении углеродосодержащей составляющей, 1и действие хлористого водорода обес- . .печивает почти полное удаление с газообразными продуктами кислорода, содержащегося в шихте в виде примесных фаз. Непрореагированный при этом кис

лород при дальнейшем нагреве вступает в реакцию с иттрием (оксидом иттрия) с образованием иттрий-алюминиевого граната по схеме

У, УАЮз --« УзА15042

с. возрастанием числа атомов кислорода на один атом иттрия.

Образование граната обеспечивает удаление кислорода из кристаллической решетки частиц нитрида алюминия. Водород, выделяющийся при разложении аммиака, оказывает каталитическое деист- вие в процессе образования иттрий- алюминиевого граната,

При введении в шихту предлагаемых количеств хлористого аммония (0,5 - 3,0 мас.%) имеет место дополнительная очистка прессовки от кислорода и более эффективное образование граната, что позволяет уменьшить в шихте содержание оксида иттрия, необходимого для глубокой очистки нитрида алюминия от кислорода, и получить материал, имеющий лучшие теплофизические и проч ностные характеристики, чем материал, полученный из шихты, описанной в прототипе.

..При введении в шихту хлористого аммония менее 0,5 мас.% получаемый из предлагаемой шихты материал остается по теплопроводности на уровне материала прототипа.

При введении в шихту хлористого аЯ мония более 3,0 мас.% нельзя получить материал с высокой конечной плотностью.

Пример. Из смеси, состоящей из 188 г порошка A1N, 8,0 г порошка оксида иттрия и 3,0 г хлористого ам- мония на 3%-ном растворе синтетического каучука прессовались заготовки. Горячее прессование осуществлялось в графитовой пресс-форме о . Без приложения давления прессовка вьщерживалась при 1000-1200 0 в тече

ние 30 мин. Затем температура повМша-- лась до 1800-2000°С и проводилось ; прессование под давлением 20 ЬШа (30 мин).

Полученная таким образом керамика на основе A1N имела пористость С.1%| прочность на изгиб 400 КПа, удельное электросопротивление 10 Ом . м, теплопроводность 185 Вт/м К, диэлектрическую проницаемость 6 8,7 (частота Гц), 10,9 (частота 10 - Гц). тангенс диэлектрических потерь tg 7 X 10 (частота ю Гц), 35- 10 (частота Гц) о

Прочность на изгиб согласно ГОСТ 20019-74, удельное электросопротивление измерялось по 2-электродной схеме на установке Пирон-1, теплопроводность измерялась нестационарным методом, диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь определяли по измерению затухания электромагнитных волн в радио и СВЧ- диапазонах.

i

Данные о составах шихты и свойствах полученных материалов представле°- ны в таблице.

о р м у л а

изобретения

Шихта для получения высокотешюпро- водной керамики, включающая нитрид алюминия, оксид иттрия и у глер о до со держащее связующее, отличающа- я с я тем, что, с целью повьш1ения плотности и теплопроводности керамики, она дополнительно содержит хлористый аммоний при следующем соотношении компонентов, масо%:

Оксид иттрия

Углеродосодержащее,

связующее в пересчете на углерод

Хлористый аммоний

Нитрид алюминия

1,0-8,0

0,5-1,0 0,5-3,0 Остальное

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении подложек и корпусов интегральных схем. Цель изобретения - повышение плотности и теплопроводности керамики. Шихта для получения керамики содержит (мас.%) хлористый аммоний 0,5-3,0

оксид иттрия 0,1-8,0

углеродсодержащая составляющая 0,5-1,0

нитрид алюминия остальное. Полученный материал обладает следующими характеристиками : G_изг = 330-450 МПа, удельное сопротивление до 10¹⁴ Ом^.м, теплопроводность 110-190 Вт/м^.К. 1 табл.