【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微电子封装技术，具体涉及一种低温共烧陶瓷技术。
技术介绍
1、低温共烧陶瓷技术(low temperature co-fired ceramics,ltcc)是一种主要以微晶玻璃或玻璃/陶瓷两相复合材料为基础的新型微电子封装技术。ltcc技术以其优异的电学、热学、机械及互联特性，已成为新一代无源器件小型化、集成化、多功能化及系统级封装(sip)的首选方式，被广泛应用于各种微电子器件领域，如高精度片式元件、无源集成功能器件、无源集成基板及微电子功能模块等封装制品中。
2、近年来，系统级集成封装向高密度、多功能、大功率和智能化方向发展已成为不可避免的趋势，而随集成度的持续增加，热耗散功率密度急剧上升，导致微电子器件的散热问题愈发突出，严重威胁微电子器件的可靠性和使用寿命，这便对ltcc基板材料的散热性能提出了非常严苛的要求。因此，及时发展具有优异导热性能的ltcc材料对提升微电子器件的安全性及可靠性具有重要的作用。一般地，固体材料的热导率与其声子的平均自由程密切相关。而玻璃材料内原子排列具有短程有序、长程无序的特点，导致玻璃基体的声子平均自由程较小，这使得以微晶玻璃或玻璃/陶瓷两相复相材料为基础的ltcc材料的热导率较低。目前，典型的微晶玻璃基或玻璃/陶瓷两相复合ltcc材料的热导率仅为2-3w/mk，难以满足大规模以及超大规模集成电路的应用要求。
3、微电子工程师在设计ltcc器件时常通过在ltcc基板内部增加大量金属导热孔或微流道来加强散热，以此来弥补ltcc基板材料低热导率的问题，虽然这种
4、后来有研究人员选择高导热的陶瓷相(如al2o3、aln、bn、si3n4和sic等)与玻璃相复合进行机械混合制备玻璃/陶瓷复相ltcc材料、或者在ltcc材料体系中加入一定比例的高导热填料以提高ltcc材料热导率，这种方法虽能够显著改善ltcc复相材料热导率，但存在以下难以解决的根本问题：
5、①、在制备复相材料时，往往通过将高导热填料粉末与基体材料粉末通过机械混合制备复相材料，在复相材料内部，高导热填料或陶瓷相在基体中随机分散，缺乏直接接触或相互作用，使得声子的传输通路不畅，限制了复相材料热导率的大幅提升；虽然可以通过增加高导热填料或陶瓷相的含量形成导热通路，但由于高导热填料与玻璃基体间存在界面热阻，缺乏有效传热路径；而填料含量的进一步升高会极大地增加导热填料与玻璃基体间的界面面积，导致填料与基体间的界面热阻快速上升，影响材料导热性能。
6、②、ltcc复相材料要实现较高的热导率所需要的导热粒子含量非常高，一般添加量要超过50wt％，即必须超过逾渗阀值，才能形成完善的导热路径(n.burger,a.laachachi,m.ferriol,m.lutz,v.toniazzo and d.ruch.review of thermalconductivity in composites:mechanisms,parameters and theory[j].progress inpolymer science,2016,61:1-18.)。这会导致ltcc复相材料在烧结过程中，液相含量不足以完全包裹高导热填料或陶瓷相，严重影响ltcc材料烧结致密化。同时，高含量导热粒子在基体中不易分散，还会严重恶化ltcc材料的其他性能(如介电性能和力学性能等)。
技术实现思路
1、本专利技术首先提供一种具有高热导率的低温共烧陶瓷材料，其包括三维多孔状的高导热陶瓷相，以及填充在该高导热陶瓷相孔隙中的微晶玻璃相，三维多孔状的高导热陶瓷相在微晶玻璃相内部构成三维互联的导热网络，以解决以传统混合方式添加的高导热陶瓷在微晶玻璃相中缺乏直接有效接触或相互作用而引起的声子传输通路不畅和界面热阻等难题。
2、所述高导热陶瓷相优选为aln，所述微晶玻璃相优选为cao-b2o3-sio2微晶玻璃，基于以上优选，一种高热导率低温共烧陶瓷材料的制备方法是：
3、步骤一、以三维多孔状的泡沫碳为模板，向其添加al2o3粉末，通入氮气进行气相沉积反应，在泡沫碳表面沉积出aln；
4、步骤二、脱碳得到三维多孔状的aln；
5、步骤三、将cao-b2o3-sio2微晶玻璃研磨为cbs微晶玻璃粉料；将cbs微晶玻璃粉料分散在溶剂中，加入添加剂，混匀为cbs微晶玻璃浆料；
6、步骤四、将cbs微晶玻璃浆料充满并包裹三维多孔状的aln，干燥后取出样品，加热去除溶剂及添加剂，之后烧结得到高热导率低温共烧陶瓷材料。
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1.一种高热导率低温共烧陶瓷材料，其特征在于：包括三维多孔状的高导热陶瓷相，以及填充在该高导热陶瓷相孔隙中的微晶玻璃相。
2.根据权利要求1所述的高热导率低温共烧陶瓷材料，其特征在于：所述高导热陶瓷相为Al2O3、AlN、BN、Si3N4或SiC。
3.根据权利要求1所述的高热导率低温共烧陶瓷材料，其特征在于：所述微晶玻璃相为CaO-B2O3-SiO2微晶玻璃。
4.根据权利要求1所述的高热导率低温共烧陶瓷材料，其特征在于：所述高导热陶瓷相为AlN，所述微晶玻璃相为CaO-B2O3-SiO2微晶玻璃。
5.一种权利要求4所述的高热导率低温共烧陶瓷材料的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行：
6.根据权利要求5所述的高热导率低温共烧陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，将Al2O3粉末投加在坩埚的底部，再在Al2O3粉末上放置泡沫碳，在流速为50-80mL/min氮气气氛下，加热至1700-2000℃保持10-15h，在泡沫碳表面沉积得到AlN。
7.根据权利要求5所述的高热导率低温共烧陶瓷材料的制备方
8.根据权利要求5所述的高热导率低温共烧陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，采用高温熔融-水淬法制备CaO-B2O3-SiO2微晶玻璃，其中CaO的质量分数为30-50％，SiO2质量分数为35-45％，B2O3质量分数为10-20％；
9.根据权利要求8所述的高热导率低温共烧陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，先将CBS微晶玻璃粉料分散在溶剂中，然后加入蓖麻油球磨4小时得到CBS微晶玻璃悬浮液；
10.根据权利要求5所述的高热导率低温共烧陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤四中，将三维多孔状的AlN置于模具中，向模具内注入CBS微晶玻璃浆料，静置、干燥后加热至600-700℃并保持1-3h，再于800-950℃烧结10-30min，得到高热导率低温共烧陶瓷材料。
...【技术特征摘要】
1.一种高热导率低温共烧陶瓷材料，其特征在于：包括三维多孔状的高导热陶瓷相，以及填充在该高导热陶瓷相孔隙中的微晶玻璃相。
2.根据权利要求1所述的高热导率低温共烧陶瓷材料，其特征在于：所述高导热陶瓷相为al2o3、aln、bn、si3n4或sic。
3.根据权利要求1所述的高热导率低温共烧陶瓷材料，其特征在于：所述微晶玻璃相为cao-b2o3-sio2微晶玻璃。
4.根据权利要求1所述的高热导率低温共烧陶瓷材料，其特征在于：所述高导热陶瓷相为aln，所述微晶玻璃相为cao-b2o3-sio2微晶玻璃。
5.一种权利要求4所述的高热导率低温共烧陶瓷材料的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行：
6.根据权利要求5所述的高热导率低温共烧陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，将al2o3粉末投加在坩埚的底部，再在al2o3粉末上放置泡沫碳，在流速为50-80ml/min氮气气氛下，加热至1700-2000℃保持10-15h，在泡沫碳表面...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗现福，苏同其，沈健坤，颜青林，马毅龙，
申请(专利权)人：重庆科技大学，
类型：发明
国别省市：
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