[发明专利]氮化硅、陶瓷浆料及制备方法

说明书

氮化硅粉末及制备方法、含有该氮化硅粉末的陶瓷浆料及制备方法。氮化硅粉末的未氧化氮化硅表面面积：全部氮化硅表面面积为0.40‑0.85。陶瓷浆料包括该氮化硅粉末、烧结助剂和具有羟基、羧基、氨基、酯基、醛基、羰基等基团的有机组分。陶瓷浆料制备方法包括：(1)以控温活化燃烧合成法制备氮化硅初级粉末；(2)对氮化硅初级粉末进行粗筛，以硝酸、盐酸、硫酸的混合酸进行酸洗，然后水洗、抽滤并干燥；(3)将步骤2所得粉末置于加热装置中，在流动氮气气氛条件下热处理除去添加剂；(4)将步骤3所得粉末与流体混合后置于研磨机中研磨，过筛后得到产品。

技术领域

本发明涉及氮化硅、氮化硅陶瓷浆料及其制备方法，特别涉及一种基板用氮化硅陶瓷浆料及制备方法，属于陶瓷材料领域。

背景技术

随着能源、空间技术、新能源动力与高铁地面交通等科学技术的高度发展，大功率电力电子器件需求量与日俱增。基板是电力电子器件集成电路的核心部件，在复杂、苛刻的使用条件下，影响基板稳定性的原因为极端热和机械应力的共同作用，而现有的基板材料难以兼备良好的抗热震性能和机械强度，所以迫切需求导热性能、机械性能优异的材料应用于基板制造领域。

氮化硅陶瓷具有低密度、低膨胀系数、高导热系数、高硬度、良好的热稳定性和化学稳定性、耐腐蚀、耐磨损等多种优异性能，非常适合于大功率电力电子器件功率模块的应用实况。高热导、高机械强度(抗弯强度和断裂韧性)的氮化硅基板能在严苛的工作环境下具有较高使用寿命及更高可靠性，使电子电力系统在运行过程中更加安全可靠。

发明内容

本发明的一个方面提供一种氮化硅粉末，所述氮化硅粉末的未氧化氮化硅表面面积：全部氮化硅表面面积为0.40-0.85；优选的，所述氮化硅粉末的未氧化氮化硅表面面积：全部氮化硅表面面积为0.50-0.80；进一步优选的，所述氮化硅粉末的未氧化氮化硅表面面积：全部氮化硅表面面积为0.55-0.76。

根据本发明的一个方面，所述氮化硅粉末的粒径范围为0.1μm–20μm，优选为0.4μm–20μm；优选为1μm–10μm；进一步优选为1.3μm–5μm。

根据本发明的一个方面，所述氮化硅粉末的比表面积为0.5m²/g-8.0m²/g；优选的，所述氮化硅粉末的比表面积为0.8m²/g-6.0m²/g；优选的，所述氮化硅粉末的比表面积为1.0m²/g-5.0m²/g；优选的，所述氮化硅粉末的比表面积为1.1m²/g-4.0m²/g。

根据本发明的一个方面，所述氮化硅粉末的α相含量60wt％，优选80wt％，更优选为85wt％-95wt％。

本发明的一个方面提供一种陶瓷浆料，其特征在于，所述陶瓷浆料包括如上所述的氮化硅粉末、烧结助剂和有机组分，其中，所述有机组分具有羟基、羧基、氨基、酯基、醛基、羰基等基团；优选的，所述有机组分具有羟基、羧基、氨基、酯基等基团；进一步优选的，所述有机组分具有羟基、羧基等基团。

根据本发明的一个方面，所述有机组分包括溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂；优选的，所述氮化硅粉末、所述烧结助剂、所述溶剂、所述分散剂、所述粘结剂和所述增塑剂的质量配比为100:(3-15):(20-70):(2-4):(5-20):(5-30)。

根据本发明的一个方面，所述烧结助剂选自氧化铝、氧化钇、氧化镁、氧化钙、镁硅氮中的一种或多种；优选的，所述溶剂选自乙醇、乙二醇、异丙醇、正丁醇、2-丁酮中的一种或多种；优选的，所述分散剂选自磷酸三乙酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸氨、柠檬酸铵中的一种或多种；优选的，所述粘结剂选自聚乙二醇、聚乙烯醇缩丁醛、丙烯酸甲酯中的一种或多种；优选的，所述增塑剂选自邻苯二甲酸酯、聚乙二醇和甘油中的一种或多种。