[发明专利]一种高导热高强度氮化物陶瓷基板的制作方法

说明书

本发明公开了一种高导热高强度氮化物陶瓷基板的制作方法，S1、将氮化硅粉、烧结助剂、巴基管、磷酸三乙酯和溶剂，用球磨方式进行第一次混合。该高导热高强度氮化物陶瓷基板的制作方法，通过纤维拔出、桥联和裂纹偏转机制，在微裂纹尖端巴基管对裂纹张开产生阻力，由于巴基管的高弹性，在拉伸时会分散一部分的能量，使得裂纹无法继续扩展，由此提高了氮化硅陶瓷基板的韧性，同时巴基管进入氮化硅陶瓷材料孔隙中，使得材料致密性提高，同时碳纳米管的引入，导致了陶瓷复合材料导热性能的变化，这是因为烧结温度提高促进了烧结体内相转变过程，净化晶粒，降低晶格缺陷，提高了热导率。

技术领域

本发明涉及氮化物陶瓷基板生产技术领域，具体为一种高导热高强度氮化物陶瓷基板的制作方法。

背景技术

功率电子器件在电力存储，电力输送，电动汽车，电力机车等众多工业领域得到越来越广泛的应用。随着功率电子器件本身不断的大功率化和高集成化，芯片在工作过程中将会产生大量的热。如果这些热量不能及时有效地发散出去，功率电子器件的工作性能将会受到影响，严重的话，功率电子器件本身会被破损，这就要求担负绝缘和散热功能的陶瓷基板封装材料必须具备卓越的机械性能和导热性能。

目前，功率电子器件的陶瓷基板封装材料主要有三种：氧化铝，氮化铝，氮化硅，对于新一代的大功率化和高集成化的功率电子器件来说，氧化铝因为机械强度和热导率都不高而不能胜任；氮化铝尽管热导率很高，但其机械性能不够高，因此也不能胜任，而氮化硅基板承载电流能力更强、整体散热性能更好、热阻更低、耐温度冲击能力更强，较为符合使用需要。

但氧化硅陶瓷基板具有良好性能的同时，其也具有陶瓷的共性，即脆性，所以想要在更多的领域应用氮化硅陶瓷基板就需要增强氮化硅陶瓷的韧性。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高导热高强度氮化物陶瓷基板的制作方法，解决了现有的高导热高强度氮化物陶瓷基板的制作方法抛光效果不好，抛光后的机电设备没有防腐防锈性能，抛光过程繁杂的问题。

(二)技术方案

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出一种高导热高强度氮化物陶瓷基板的制作方法，包括如下步骤：

S1、将氮化硅粉、烧结助剂、巴基管、磷酸三乙酯和溶剂，用球磨方式进行第一次混合；

所述烧结助剂为稀土氧化物和氧化镁的混合物，稀土氧化物和氧化镁的质量比为1:0.5-1:3；

烧结助剂和氮化硅粉的质量比为1:10-1:40；

S2、将第一次混合之后浆料烘干后，再次进行研磨过筛，然后加入浓度为5％的聚乙烯醇溶液和聚乙二醇，用球磨方式进行研磨混合，得到浆料；

S3、将浆料置于自封设备中进行陈腐，陈腐时间为24h；

S4、将陈腐后的浆料倒入容器，置于真空脱泡机中进行脱泡处理；

S5、将脱泡处理后的浆料用流延成型的方法制备出薄片状素坯；

S6、将薄片状素坯置于排胶炉中进行排胶处理；

S7、将排胶后的素坯置于高温烧结炉中进行烧结，得到氮化硅陶瓷基板；

高温烧结需在真空条件下进行：

1)0℃-200℃为低温升温阶段，此时的升温速率为1℃-3℃/min；

2)200℃-1300℃的升温速率为5℃/min；

3)加热至1300℃-1500℃时，保温1-5h；

4)在10MPa的氮气压力下，加热至1900℃，保温5-20h；