[发明专利]高导热氮化硅基片的制造方法

说明书

本发明涉及陶瓷散热基板制造技术领域，具体的说是一种抗弯强度高、导热率高，特别适用于未来功率电驱动模块的高导热氮化硅基片的制造方法，其特征在于将92.5%‑97.5%的氮化硅陶瓷粉料与2.5%‑7.5%的硝酸镁Mg(NO₃)₂在工业酒精中充分混合，获得的混合物在N₂气压下进行共烧，最高温度800℃，所得物料经搅拌磨24‑48H研细成混合粉料，取混合粉料与氧化镁、三氧化二钇充分混合，获得的物料搅拌并研磨24H，研细成高导热氮化硅基板料，注射成型后进行加压高温脱胶处理，经N₂气压力2‑4MPa、最高温度1200℃‑1400℃脱胶，半成品在6‑7MPa氮气压力下，1850℃‑1890℃烧结2‑4小时；然后在5 MPa氮气压力下，退火获得成品，本发明与现有技术相比，具有操作简便，生产效率高，产品性能稳定等显著的优点。

技术领域

本发明涉及陶瓷散热基板制造技术领域，具体的说是一种抗弯强度高、导热率高，特别适用于未来功率电驱动模块的高导热氮化硅基片的制造方法。

背景技术

众所周知，环境污染问题越来越严重，为此全球一百多个国家和地区响应联合国的号召，制定出在2025年前后停止生产销售燃烧矿物质油料的机动车，而投入强有力的研发，生产销售各种电力驱动的机动车，减少排放污染。主要包括：EV（electric vehicle）电动汽车，BEV（battery electric vehicle）电池动力汽车 ，HEV（hybrid electricvehicle）混合动力汽车，PHEV（Plug-in hybrid electric vehicle）插电式混合动力车，EREV（ extended-range electric vehicle）增程式电动汽车，FCV（fuel cell vehicle）燃料电池汽车。

目前高铁、飞机、轮船也在向电驱动发展。电驱动就是控制电动机转动。而控制驱动电动机就是使用IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）绝缘栅双极型晶体管复合全控型电压驱动式功率半导体器件。使用数字信号控制IGBT模块对电机进行驱动，驱动功率小，饱和压降低，开关速度快。是电动设备是首选。

但是IGBT模块电极电流增大时，可产生的额定损耗亦变大。开关损耗增大，器件发热加剧，必须把产生的热量尽快导出。使用陶瓷散热基板可以很好的解决散热问题。陶瓷基板在高温时保持良好的绝缘特点，但强度不高。目前常用的陶瓷基板是AL₂O₃（氧化铝）和ALN（氮化铝），AL₂O₃基板价格低、导热率在20W/mk左右、抗弯强度<500MPa、断裂韧性<6.5MPa/m^1/2 ；ALN基板导热率在120W/mk左右、抗弯强度<300MPa、断裂韧性<7MPa/m^1/2，由于这两种陶瓷基板的强度都不高，故一直在制约着IGBT功率模块的可靠性，因此AL₂O₃与ALN基板不是最佳选择。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种抗弯强度高、导热率高，特别适用于未来功率电驱动模块的高导热氮化硅基片的制造方法。

本发明可以通过以下措施达到：

一种高导热氮化硅基片的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：配料，将92.5%-97.5%的氮化硅陶瓷粉料与2.5%-7.5%的硝酸镁Mg(NO₃)₂在工业酒精中充分混合，其中氮化硅陶瓷粉料中氮化硅粉体的α相氮化硅含量>94%；

步骤2：将步骤1中获得的混合物在N₂气压下进行共烧，最高温度800℃；