CN107021788B - 一种氮化铝陶瓷制冷片及其加工方法 - Google Patents

一种氮化铝陶瓷制冷片及其加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了提供一种氮化铝陶瓷制冷片及其加工方法，第一，对氮化铝陶瓷基片按照不同的形状和要求进行激光预切割获得标准基片；第二，对标注基片进行含银合金涂层处理过程；对基片进行清洗干燥并通过具有200～350目不锈钢丝网的专用丝印机印制银合金；将含有银合金涂层基片放在室温中进行5～30min流平；将含有银合金涂层基片放在在110～150度温度环境中进行10～25min烘干；将含有银合金涂层基片进行排胶处理；采用隧道炉对排胶后基片进行烧结处理后再清洗干燥等步骤；该发明利用氮化铝材料良好的特性制备成制冷片可以对大规模集成电路进行快速散热，延长集成电路使用寿命。

Description

一种氮化铝陶瓷制冷片及其加工方法
技术领域
本发明涉及电子电工技术，特别是涉及一种氮化铝陶瓷制冷片及其加工方法。
背景技术
氮化铝(AluminumNitrideCeramic，AlN)是综合性能优良的新型先进陶瓷材料，被认为是新一代高集成度半导体基片和电子器件的理想封装材料。同时，氮化铝粉体也是提高高分子材料热导率和力学性能的最佳添加料，如环氧树脂中加入氮化铝粉体可以明显提高其热导率，广泛应用于大功率模块，受到国内外研究者的广泛重视。此外，氮化铝陶瓷还具有高强度、高硬度(12GPa)、高抗弯强度(300～400MPa)等良好的物理性能及优异的化学稳定性和耐腐蚀性能，在空气中温度为1000℃以及在真空中温度达到1400℃时仍可保持稳定，可用作熔炼有色金属和半导体材料砷化镓的坩埚、蒸发舟、热电偶的保护管、高温绝缘件，同时可作为微波介电材料、耐高温及耐腐蚀结构陶瓷及透明氮化铝微波陶瓷制品。因而成为一种具有广泛应用前景的无机材料。由于具有优良的热、电、力学性能。氮化铝陶瓷引起了国内外研究者的广泛关注，随着现代科学技术的飞速发展，对所用材料的性能提出了更高的要求。氮化铝陶瓷也必将在许多领域得到更为广泛的应用。虽然多年来通过许多研究者的不懈努力，在粉末的制备、成形、烧结等方面的研究均取得了长足进展。但到目前为止，氮化铝的商品化程度并不高，这也是影响氮化铝陶瓷进一步发展的关键因素。
发明内容
针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种氮化铝陶瓷制冷片及其加工方法，该发明利用氮化铝材料良好的特性制备成制冷片可以对大规模集成电路进行快速散热，延长集成电路使用寿命。
为了解决现有技术中存在技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种氮化铝陶瓷制冷片加工方法，包括如下步骤：
第一，对氮化铝陶瓷基片按照不同的形状和要求进行激光预切割获得标准基片；
第二，对标注基片进行含银合金涂层处理过程；
A1，对基片进行清洗干燥并通过具有200～350目不锈钢丝网的专用丝印机印制银合金；
A2，将含有银合金涂层基片放在室温中进行5～30min流平；
A3，将含有银合金涂层基片放在在110～150度温度环境中进行10～25min烘干；
A4，将含有银合金涂层基片进行排胶处理；
A5，采用隧道炉对排胶后基片进行烧结处理后再清洗干燥；
第三，对含有银合金涂层基片进行含铜合金二次涂层处理过程；
A1，将含有二次复合金涂层基片放在室温中进行5～30min流平；
A2，将含有二次复合金涂层基片放在在110～150度温度环境中保持10～25min烘干；
A3，采用真空烧结炉对含有二次复合涂层基片进行烧结处理后再清洗干燥获得氮化铝陶瓷制冷片。
所述步骤二中隧道炉达到峰值温度850±20℃，峰值时间9～11min范围内完成烧结。
所述步骤二中选用银浆颗粒细度≤8μm，粘度值为150～250Pa·s。
所述步骤三中真空烧结炉达到峰值温度700～850℃，峰值时间9～11min范围内完成烧结。
所述氮华铝陶瓷制冷片的厚度为0.20mm～1.15mm。
本发明还提供一种用于加工所述的氮化铝陶瓷制冷片的丝印机，包括底座，所述底座前端依次设有X轴调节板、Y轴第一调节板和R轴调节板；所述R轴调节板上设有基台，所述底座后端设有Y轴第二调节板，所述Y轴第二调节板通过支撑体活动连接有带丝网的印板，所述Y轴第二调节板上还设有Z轴调节杆。
所述丝网目数为200～350目，其厚度为0.020mm～0.050mm。
所述丝网按照与印刷方向45度方式设置在印版上。
本发明有益效果
1、采用本发明加工的氮化铝陶瓷制冷片耐高温，其热膨胀系数(4.5×10-6℃)低。
2、采用本发明加工的氮化铝陶瓷制冷片耐热冲击，其热导率高(170～320W/m·K)，能耐急热急冷。
3、采用本发明加工的氮化铝陶瓷制冷片机械性能好，抗弯强度350～400MPa，抗折强度高。
附图说明
图1是本发明一种氮化铝陶瓷制冷片加工方法流程图。
图2是本发明一种氮化铝陶瓷制冷片加工方法中烧结炉温度控制示意图。
图3是本发明一种氮化铝陶瓷制冷片加工方法中采用的丝印机结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做出详细说明。
如图1所示，本发明提供一种氮化铝陶瓷制冷片加工方法，包括如下步骤：
第一，101对氮化铝陶瓷基片按照不同的形状和要求进行激光预切割获得标准基片；本发明中激光预切割：根据不同的形状和要求，用直径小于0.03mm的激光切成所需要的形状，激光切割深度为材料的厚度的49％为宜。一个角处切出一个定位标志。需要加工的图形，整齐地排列在氮化铝陶瓷片上，但要保证图形离边的距离不小于3mm。
第二，201对标注基片进行含银合金涂层处理过程；
A1，2011；对基片进行清洗干燥并通过具有200～350目不锈钢丝网的专用丝印机印制银合金；所述步骤二中选用银浆颗粒细度≤8μm，粘度值为150～250Pa·s。本发明在印银中采用专用丝印机能保证丝印重复定位误差小于0.01mm。同时，丝印机能够固定氮化铝陶瓷片，重复定位精度也要小于0.01mm。印刷时注意事项如下：
1、印刷前24小时请将浆料置于操作间里，以达到同样的环境温度(20～25℃)2、如需稀释，请使用低转速的搅拌机进行搅拌或手动搅拌10～30分钟，搅拌后静置30分钟，让产生的气泡全部析出。调整粘度时可加入专用稀释剂，但加量不得超过2％。3、注意印刷基片的存放和使用，在印刷时基片表面必须彻底干净并保持干燥。不要在丝网上一次放入过多的浆料，这样会造成丝网受压变形，影响印刷精度。4、批量生产时，要注意印刷面的一致，并建议经常测量湿膜厚度，以保证印刷效果。5、印刷完后应在短时间内进行烘干以避免灰尘沾染。烘干需要完全彻底(温度和时间)，避免表面干燥而内部不干的现象。
A2，2012将含有银合金涂层基片放在室温在5～30min流平；本发明流平时间为25分钟。
A3，2013将含有银合金涂层基片放在在110～150度温度环境中进行10～25min烘干；
A4，2014将含有银合金涂层基片进行排胶处理；
A5，2015采用隧道炉对排胶后基片进行烧结处理后再清洗干燥；如图2所示，所述步骤二中隧道炉达到峰值温度850±20℃，峰值时间9～11min范围完成烧结。
第三，301对含有银合金涂层基片进行含铜合金二次涂层处理过程；
A1，3011将含有二次复合金涂层基片放在室温在5～30min流平；所述步骤三中复合金为铜合金。
A2，3012将含有二次复合金涂层基片放在在110～150度温度环境中保持10～25min烘干；
A3，3013采用真空烧结炉对含有二次复合涂层基片进行烧结处理后再清洗干燥获得氮化铝陶瓷制冷片。如图2所示，所述步骤三中真空烧结炉达到峰值温度700～850℃，峰值时间9～11min之间范围完成烧结。
所述氮华铝陶瓷制冷片的厚度为0.20mm～1.15mm。本发明氮化铝陶瓷制冷片的常用厚度有：0.25mm、0.38mm、0.51mm、0.635mm。
如图3所示，本发明还提供一种氮化铝陶瓷制冷片专用的丝印机；包括带底座21的机体，所述底座21前端依次设有X轴调节板22、Y轴第一调节板231和R轴调节板24；所述R轴调节板24上设有基台25，所述底座21后端设有Y轴第二调节板232，所述Y轴第二调节板232通过支撑体26活动连接有带丝网的印板27，所述Y轴第二调节板232上还设有Z轴调节杆28。所述丝网目数为200～350目，其厚度为0.020mm～0.050mm。所述丝网按照与印刷方向45度方式设置在印版上。
上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护范围的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之列。

Claims (5)

1.一种氮化铝陶瓷制冷片加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一，对氮化铝陶瓷基片按照不同的形状和要求进行激光预切割获得标准基片；
第二，对标准基片进行含银合金涂层处理过程；
A1，对基片进行清洗干燥并通过具有200～350目不锈钢丝网的专用丝印机印制银合金；
A2，将含有银合金涂层基片放在室温内中进行5～30min流平；
A3，将含有银合金涂层基片放在110～150度温度环境中进行10～25min烘干；
A4，将含有银合金涂层基片进行排胶处理；
A5，采用隧道炉对排胶后基片进行烧结处理后再清洗干燥；
第三，对含有银合金涂层基片进行二次含铜合金涂层处理过程；
A1，将含有二次含铜合金涂层基片放在室温中进行5～30min流平；
A2，将含有二次含铜合金涂层基片放在110～150度温度环境中进行10～25min烘干；
A3，采用真空烧结炉对含有二次复合涂层基片进行烧结处理后再清洗干燥获得氮化铝陶瓷制冷片。
2.根据权利要求1所述的一种氮化铝陶瓷制冷片加工方法，其特征在于，所述步骤二中隧道炉达到峰值温度850±20℃，峰值时间9～11min范围内完成烧结。
3.根据权利要求1所述的一种氮化铝陶瓷制冷片加工方法，其特征在于，所述步骤二中选用银浆颗粒细度≤8μm，粘度值为150～250Pa·s。
4.根据权利要求1所述的一种氮化铝陶瓷制冷片加工方法，其特征在于，所述步骤三中真空烧结炉达到峰值温度700～850℃，峰值时间9～11min范围内完成烧结。
5.根据权利要求1所述的一种氮化铝陶瓷制冷片加工方法，其特征在于，所述氮铝陶瓷制冷片的厚度为0.20mm～1.15mm。
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