一种半导体用陶瓷胚体的制备方法与流程

本发明涉及半导体用陶瓷，具体为一种半导体用陶瓷胚体的制备方法。

背景技术：

1、氧化铝陶瓷具有优异的力学，导热和耐磨等性能，广泛应用在先进陶瓷材料，半导体陶瓷基板，航空航天等领域。将稀土氧化物，二氧化钛，二氧化铪等半导体材料对氧化铝陶瓷进行掺杂改性，可以提高氧化铝陶瓷的导电性能，拓展其在半导体器件等方面的实际应用。

2、纳米二氧化钛具有粒径小，比表面积大，强度高等特性，并且具有独特的半导体性质。向氧化铝陶瓷材料中加入纳米二氧化钛，可以改善陶瓷材料的综合性能。公告号为cn114560685b的发明专利公开了氧化铝陶瓷及其制备方法与应用，以氧化铝、二氧化钛、氧化镁、氧化钙、氧化硅、氧化铁、氧化钴、氧化铬等作为原料，得到的氧化铝陶瓷具有较合适的力学性能、介电常数、热膨胀系数及热导率，可以适用于半导体器件和图像传感器件的封装领域。但是该氧化铝陶瓷的原料较为繁杂，并且没有表现出良好的抗弯强度和导电性能。

技术实现思路

1、本发明解决了半导体用氧化铝陶瓷强度较低，导电性较差的问题。

2、本发明提供的技术方案：一种半导体用陶瓷胚体的制备方法：

3、（1）、向溶剂中加入聚乙烯亚胺，3,4-二羟基苯甲醛（cas登录号139-85-5），冰醋酸，搅拌反应后减压蒸馏，加入水，并加入氢氧化钠中和，产物置于透析袋，透析纯化，得到邻苯二酚改性聚乙烯亚胺。反应式为：

4、。

5、（2）、向行星球磨机中加入水，邻苯二酚改性聚乙烯亚胺，氧化铝，进行一次球磨，然后加入纳米二氧化钛，进行一次球磨，然后将浆料倒入模具中，干燥，最后将物料压制成坯体，得到半导体用陶瓷胚体。

6、优选的，（1）中，溶剂为乙醇或甲醇。

7、优选的，（1）中，3,4-二羟基苯甲醛，冰醋酸的质量分别是聚乙烯亚胺质量的5%-30%、0.8%-5%。

8、优选的，（1）中，冰醋酸的质量分数≧95%。

9、优选的，（1）中，反应的温度为30-45℃，时间为6-12h。

10、优选的，（2）中，邻苯二酚改性聚乙烯亚胺，纳米二氧化钛的质量分别是氧化铝质量的2%-10%、0.2%-3%。

11、优选的，（2）中，氧化铝和水的比例为（350-450）g:1l。

12、优选的，（2）中，一次球磨的时间为4-6h，二次球磨的时间为2-3h；球磨时的转速为400-600r/min。

13、技术效果：本发明制备氧化铝陶瓷胚体时加入了改性聚乙烯亚胺和纳米二氧化钛，改性聚乙烯亚胺分子链含有丰富的活性胺官能团，与氧化铝表面具有较强的相互作用，可以很好的对氧化铝进行修饰改性，有利于减少氧化铝的团聚，改善其分散性，高温烧结后半导体用陶瓷材料的致密性和相对密度有明显提高，抗弯强度也明显增大。

14、本发明的改性聚乙烯亚胺不仅可以对氧化铝进行修饰改性，同时含有邻苯二酚结构，在球磨过程中，邻苯二酚结构可以与纳米二氧化钛表面发生配位作用，使纳米二氧化钛均匀的附着在氧化铝表面，提高了纳米二氧化钛的分散性，纳米二氧化钛具有表面积大和独特纳米小尺寸效应等特性，可以填充在氧化铝陶瓷胚体的间隙中，起到增加氧化铝粒子间的粘接面积和支撑基体骨架的作用，高温烧结后半导体用陶瓷材料的致密性和相对密度有明显提高，抗弯强度也明显增大。

15、本发明的陶瓷胚体在氮气和氢气的气氛中烧结时，纳米二氧化钛的晶体形成氧空位，氧空位中的自由电子与二氧化钛的ti4+离子结合，使ti4+离子还原生成ti3+离子，在ti3+离子在高温下，与氧化铝晶粒发生固溶作用，从而使自由移动的电子分布在氧化铝陶瓷基体中，显著提高了半导体用陶瓷材料的导电性能，降低了电阻率，使氧化铝涂层在半导体器件陶瓷基板等方面有更好的实际应用。

技术特征：

1.一种半导体用陶瓷胚体的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：

2.根据权利要求1所述的半导体用陶瓷胚体的制备方法，其特征在于，所述（1）中，溶剂为乙醇或甲醇。

3.根据权利要求1所述的半导体用陶瓷胚体的制备方法，其特征在于，所述（1）中，3,4-二羟基苯甲醛，冰醋酸的质量分别是聚乙烯亚胺质量的5%-30%、0.8%-5%。

4.根据权利要求1所述的半导体用陶瓷胚体的制备方法，其特征在于，所述（1）中，冰醋酸的质量分数≧95%。

5.根据权利要求1所述的半导体用陶瓷胚体的制备方法，其特征在于，所述（1）中，反应的温度为30-45℃，时间为6-12h。

6.根据权利要求1所述的半导体用陶瓷胚体的制备方法，其特征在于，所述（2）中，邻苯二酚改性聚乙烯亚胺，纳米二氧化钛的质量分别是氧化铝质量的2%-10%、0.2%-3%。

7.根据权利要求1所述的半导体用陶瓷胚体的制备方法，其特征在于，所述（2）中，氧化铝和水的比例为（350-450）g:1l。

8.根据权利要求1所述的半导体用陶瓷胚体的制备方法，其特征在于，所述（2）中，一次球磨的时间为4-6h，二次球磨的时间为2-3h；球磨时的转速为400-600r/min。

技术总结本发明涉及半导体用陶瓷技术领域，且公开了一种半导体用陶瓷胚体的制备方法，本发明的改性聚乙烯亚胺不仅可以对氧化铝进行修饰改性，同时含有邻苯二酚结构，可以与纳米二氧化钛表面发生配位作用，提高了纳米二氧化钛的分散性，可以更好的填充在氧化铝陶瓷胚体的间隙中，起到增加氧化铝粒子间的粘接面积和支撑基体骨架的作用，高温烧结后半导体用陶瓷材料的致密性和相对密度有明显提高，抗弯强度也明显增大；并且陶瓷胚体经过氮气和氢气的气氛中烧结，提高了半导体用陶瓷材料的导电性能，降低了电阻率，使氧化铝涂层在半导体器件陶瓷基板等方面有更好的实际应用。技术研发人员：洪从叶,赵方彪受保护的技术使用者：苏州芯合半导体材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18