CN112079630A - 一种Al2O3陶瓷基片烧结工艺 - Google Patents

一种Al2O3陶瓷基片烧结工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于一种Al2O3陶瓷基片烧结工艺,其特征在于制造步骤如下:A.对陶瓷基片进行尺寸检测;B.将尺寸合格的基片进行生烧,所述生烧的温度变化范围为:初始120度,到达最高温度1665度之后逐步降温到120度,生烧时间为56小时;C.步骤B之后将生烧后的基片进行除砂,除砂完毕之后进行密度检测;D.步骤C中密度检测完毕之后进行白片初分步骤;E.对初分后的白片进行压烧;F.待步骤E中压烧完毕之后对经过压烧的基片进行磨片,打磨之后进行尺寸检测;G.待步骤F中尺寸检测合格之后进行煅烧;H.将经过步骤G煅烧之后的基片进行白片成分。

Description

一种Al2O3陶瓷基片烧结工艺
技术领域
本发明属于半导体技术领域,具体为一种Al2O3陶瓷基片烧结工艺。
背景技术
随着功率电子器件的发展,电路板集成度与工作频率不断提高,散热问题已成为功率电子器件发展中必须要解决的关键问题。陶瓷基片是大功率电子器件、集成电路基片的封装材料,是功率电子、电子封装与多芯片模块等技术中的关键配套材料,其性能决定着模块的散热效率和可靠性。
低氧铜烧结DBC半导体热电基片由于具有高导热性、高电绝缘性、电流容量大、机械强度高、与硅芯片相匹配的温度特性等特点,因此被广泛应用于航天、军工、汽车等特殊电子行业,用来做功率芯片的绝缘与散热。
现有工艺是采用Al2O3陶瓷基片与经过氧化处理后的覆铜烧结,其中无氧铜氧化处理工艺复杂难以控制氧化的一致性,所以价格十分昂贵,无氧铜烧结DBC半导体热电基片售价是低氧铜烧结DBC半导体热电基片售价的5倍左右。
发明内容
针对上述现有技术中的不足,本发明提供了一种Al2O3陶瓷基片烧结工艺。
一种Al2O3陶瓷基片烧结工艺,其特征在于制造步骤如下:
A.对陶瓷基片进行尺寸检测;
B.将尺寸合格的基片进行生烧,所述生烧的温度变化范围为:初始120度,到达最高温度1665度之后逐步降温到120度,生烧时间为56小时;
C.步骤B之后将生烧后的基片进行除砂,除砂完毕之后进行密度检测;
D.步骤C中密度检测完毕之后进行白片初分步骤;
E.对初分后的白片进行压烧;
F.待步骤E中压烧完毕之后对经过压烧的基片进行磨片,打磨之后进行尺寸检测;
G.待步骤F中尺寸检测合格之后进行煅烧;
H.将经过步骤G煅烧之后的基片进行白片成分。
所述尺寸检测详细步骤包括:在灯光下查看、透视,区分出合格品、待处理品和废品,挑出缺边、斜片、翘片,将分出合格品、待处理品和废品明确标识放置。
所述磨片步骤包括:开启磨床电源预热10分钟,同时对磨床养护,按磨床操作规程启动台面,开始工作,将磨片按规定磨削6面操作,先是初磨A面到精磨保留尺寸,磨B面,同A面,精磨从D面开始磨到B面保留尺寸,然后磨B面到规定尺寸。再磨C面,同D面,最后磨A面到最终产品规定尺寸。
所述磨片精度如下:初磨A、B面磨到40.8--41mm,精磨B、C面到40.4--40.5mm,进刀量每次0.02mm,精磨最后0.2mm时进刀量每次为0.01mm。
所述煅烧的详细步骤在于:将待煅烧基片进行捆扎之后放入煅烧窑中进行煅烧。
所述煅烧的温度和煅烧时间为:第一阶段50--400℃/170分钟,第二阶段400--700℃/160分钟,第三阶段700--1150℃/160分钟,第四阶段1150℃保温360分钟。
所述压烧温度详细控制为:第一阶段50--400℃/180分钟,第二阶段400--800℃/170分钟,第三阶段800--1200℃/170分钟,第四阶段1200℃保温360分钟。
所述基片生烧、压烧、煅烧时基片的放置规格为:60片每摞,每层10摞,每推板放置4层,每板共烧结2400片,每片之间采用粒径100µm左右的氧化铝粉敷粉均匀筛致生胚表面隔粘。
本发明的有益效果:
1.本发明解决了现有工艺中无氧铜氧化处理工艺复杂难以控制氧化的一致性的缺点,减少了坏品率。
2.本发明与现有工艺相比,控制了成本,减少了原材料的浪费。
3.本发明使得无氧铜烧结DBC半导体热电基片的可靠性增加,延长了使用时间。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图;
图2为窑炉生烧的温度变化曲线图。
具体实施方式:
实施例1:
一种Al2O3陶瓷基片烧结工艺,其特征在于制造步骤如下:
A.对陶瓷基片进行尺寸检测;
B.将尺寸合格的基片进行生烧,所述生烧的温度变化范围为:初始120度,到达最高温度1665度之后逐步降温到120度,生烧时间为56小时;
C.步骤B之后将生烧后的基片进行除砂,除砂完毕之后进行密度检测;
D.步骤C中密度检测完毕之后进行白片初分步骤;
E.对初分后的白片进行压烧;
F.待步骤E中压烧完毕之后对经过压烧的基片进行磨片,打磨之后进行尺寸检测;
G.待步骤F中尺寸检测合格之后进行煅烧;
H.将经过步骤G煅烧之后的基片进行白片成分。
实施例2:
一种Al2O3陶瓷基片烧结工艺,其特征在于制造步骤如下:
A.对陶瓷基片进行尺寸检测;
B.将尺寸合格的基片进行生烧,所述生烧的温度变化范围为:初始120度,到达最高温度1665度之后逐步降温到120度,生烧时间为56小时;
C.步骤B之后将生烧后的基片进行除砂,除砂完毕之后进行密度检测;
D.步骤C中密度检测完毕之后进行白片初分步骤;
E.对初分后的白片进行压烧;
F.待步骤E中压烧完毕之后对经过压烧的基片进行磨片,打磨之后进行尺寸检测;
G.待步骤F中尺寸检测合格之后进行煅烧;
H.将经过步骤G煅烧之后的基片进行白片成分。
所述尺寸检测详细步骤包括:在灯光下查看、透视,区分出合格品、待处理品和废品,挑出缺边、斜片、翘片,将分出合格品、待处理品和废品明确标识放置。
所述煅烧的详细步骤在于:将待煅烧基片进行捆扎之后放入煅烧窑中进行煅烧。
所述煅烧的温度和煅烧时间为:第一阶段50--400℃/170分钟,第二阶段400--700℃/160分钟,第三阶段700--1150℃/160分钟,第四阶段1150℃保温360分钟。
所述压烧温度详细控制为:第一阶段50--400℃/180分钟,第二阶段400--800℃/170分钟,第三阶段800--1200℃/170分钟,第四阶段1200℃保温360分钟。
实施例3:
一种Al2O3陶瓷基片烧结工艺,其特征在于制造步骤如下:
A.对陶瓷基片进行尺寸检测;
B.将尺寸合格的基片进行生烧,所述生烧的温度变化范围为:初始120度,到达最高温度1665度之后逐步降温到120度,生烧时间为56小时;
C.步骤B之后将生烧后的基片进行除砂,除砂完毕之后进行密度检测;
D.步骤C中密度检测完毕之后进行白片初分步骤;
E.对初分后的白片进行压烧;
F.待步骤E中压烧完毕之后对经过压烧的基片进行磨片,打磨之后进行尺寸检测;
G.待步骤F中尺寸检测合格之后进行煅烧;
H.将经过步骤G煅烧之后的基片进行白片成分。
所述尺寸检测详细步骤包括:在灯光下查看、透视,区分出合格品、待处理品和废品,挑出缺边、斜片、翘片,将分出合格品、待处理品和废品明确标识放置。
所述磨片步骤包括:开启磨床电源预热10分钟,同时对磨床养护,按磨床操作规程启动台面,开始工作,将磨片按规定磨削6面操作,先是初磨A面到精磨保留尺寸,磨B面,同A面,精磨从D面开始磨到B面保留尺寸,然后磨B面到规定尺寸。再磨 C面,同D面,最后磨A面到最终产品规定尺寸。
所述磨片精度如下:初磨A、B面磨到40.8--41mm,精磨B、C面到40.4--40.5mm,进刀量每次0.02mm,精磨最后0.2mm时进刀量每次为0.01mm。
所述煅烧的温度和煅烧时间为:第一阶段50--400℃/170分钟,第二阶段400--700℃/160分钟,第三阶段700--1150℃/160分钟,第四阶段1150℃保温360分钟。
所述压烧温度详细控制为:第一阶段50--400℃/180分钟,第二阶段400--800℃/170分钟,第三阶段800--1200℃/170分钟,第四阶段1200℃保温360分钟。
实施例4:
一种Al2O3陶瓷基片烧结工艺,其特征在于制造步骤如下:
A.对陶瓷基片进行尺寸检测;
B.将尺寸合格的基片进行生烧,所述生烧的温度变化范围为:初始120度,到达最高温度1665度之后逐步降温到120度,生烧时间为56小时;
C.步骤B之后将生烧后的基片进行除砂,除砂完毕之后进行密度检测;
D.步骤C中密度检测完毕之后进行白片初分步骤;
E.对初分后的白片进行压烧;
F.待步骤E中压烧完毕之后对经过压烧的基片进行磨片,打磨之后进行尺寸检测;
G.待步骤F中尺寸检测合格之后进行煅烧;
H.将经过步骤G煅烧之后的基片进行白片成分。
所述尺寸检测详细步骤包括:在灯光下查看、透视,区分出合格品、待处理品和废品,挑出缺边、斜片、翘片,将分出合格品、待处理品和废品明确标识放置。
所述磨片步骤包括:开启磨床电源预热10分钟,同时对磨床养护,按磨床操作规程启动台面,开始工作,将磨片按规定磨削6面操作,先是初磨A面到精磨保留尺寸,磨B面,同A面,精磨从D面开始磨到B面保留尺寸,然后磨B面到规定尺寸。再磨C面,同D面,最后磨A面到最终产品规定尺寸。
所述磨片精度如下:初磨A、B面磨到40.8--41mm,精磨B、C面到40.4--40.5mm,进刀量每次0.02mm,精磨最后0.2mm时进刀量每次为0.01mm。
所述煅烧的详细步骤在于:将待煅烧基片进行捆扎之后放入煅烧窑中进行煅烧。
所述压烧温度详细控制为:第一阶段50--400℃/180分钟,第二阶段400--800℃/170分钟,第三阶段800--1200℃/170分钟,第四阶段1200℃保温360分钟。
实施例5:
一种Al2O3陶瓷基片烧结工艺,其特征在于制造步骤如下:
A.对陶瓷基片进行尺寸检测;
B.将尺寸合格的基片进行生烧,所述生烧的温度变化范围为:初始120度,到达最高温度1665度之后逐步降温到120度,生烧时间为56小时;
C.步骤B之后将生烧后的基片进行除砂,除砂完毕之后进行密度检测;
D.步骤C中密度检测完毕之后进行白片初分步骤;
E.对初分后的白片进行压烧;
F.待步骤E中压烧完毕之后对经过压烧的基片进行磨片,打磨之后进行尺寸检测;
G.待步骤F中尺寸检测合格之后进行煅烧;
H.将经过步骤G煅烧之后的基片进行白片成分。
所述尺寸检测详细步骤包括:在灯光下查看、透视,区分出合格品、待处理品和废品,挑出缺边、斜片、翘片,将分出合格品、待处理品和废品明确标识放置。
所述磨片步骤包括:开启磨床电源预热10分钟,同时对磨床养护,按磨床操作规程启动台面,开始工作,将磨片按规定磨削6面操作,先是初磨A面到精磨保留尺寸,磨B面,同A面,精磨从D面开始磨到B面保留尺寸,然后磨B面到规定尺寸。再磨C面,同D面,最后磨A面到最终产品规定尺寸。
所述磨片精度如下:初磨A、B面磨到40.8--41mm,精磨B、C面到40.4--40.5mm,进刀量每次0.02mm,精磨最后0.2mm时进刀量每次为0.01mm。
所述煅烧的详细步骤在于:将待煅烧基片进行捆扎之后放入煅烧窑中进行煅烧。
所述压烧温度详细控制为:第一阶段50--400℃/180分钟,第二阶段400--800℃/170分钟,第三阶段800--1200℃/170分钟,第四阶段1200℃保温360分钟。
实施例6:
一种Al2O3陶瓷基片烧结工艺,其特征在于制造步骤如下:
A.对陶瓷基片进行尺寸检测;
B.将尺寸合格的基片进行生烧,所述生烧的温度变化范围为:初始120度,到达最高温度1665度之后逐步降温到120度,生烧时间为56小时;
C.步骤B之后将生烧后的基片进行除砂,除砂完毕之后进行密度检测;
D.步骤C中密度检测完毕之后进行白片初分步骤;
E.对初分后的白片进行压烧;
F.待步骤E中压烧完毕之后对经过压烧的基片进行磨片,打磨之后进行尺寸检测;
G.待步骤F中尺寸检测合格之后进行煅烧;
H.将经过步骤G煅烧之后的基片进行白片成分。
所述尺寸检测详细步骤包括:在灯光下查看、透视,区分出合格品、待处理品和废品,挑出缺边、斜片、翘片,将分出合格品、待处理品和废品明确标识放置。
所述磨片步骤包括:开启磨床电源预热10分钟,同时对磨床养护,按磨床操作规程启动台面,开始工作,将磨片按规定磨削6面操作,先是初磨A面到精磨保留尺寸,磨B面,同A面,精磨从D面开始磨到B面保留尺寸,然后磨B面到规定尺寸。再磨C面,同D面,最后磨A面到最终产品规定尺寸。
所述磨片精度如下:初磨A、B面磨到40.8--41mm,精磨B、C面到40.4--40.5mm,进刀量每次0.02mm,精磨最后0.2mm时进刀量每次为0.01mm。
所述煅烧的详细步骤在于:将待煅烧基片进行捆扎之后放入煅烧窑中进行煅烧。
所述煅烧的温度和煅烧时间为:第一阶段50--400℃/170分钟,第二阶段400--700℃/160分钟,第三阶段700--1150℃/160分钟,第四阶段1150℃保温360分钟。
所述压烧温度详细控制为:第一阶段50--400℃/180分钟,第二阶段400--800℃/170分钟,第三阶段800--1200℃/170分钟,第四阶段1200℃保温360分钟。

Claims (8)

1.一种Al2O3陶瓷基片烧结工艺,其特征在于制造步骤如下:
A.对陶瓷基片进行尺寸检测;
B.将尺寸合格的基片进行生烧,所述生烧的温度变化范围为:初始120度,到达最高温度1665度之后逐步降温到120度,生烧时间为56小时;
C.步骤B之后将生烧后的基片进行除砂,除砂完毕之后进行密度检测;
D.步骤C中密度检测完毕之后进行白片初分步骤;
E.对初分后的白片进行压烧;
F.待步骤E中压烧完毕之后对经过压烧的基片进行磨片,打磨之后进行尺寸检测;
G.待步骤F中尺寸检测合格之后进行煅烧;
H.将经过步骤G煅烧之后的基片进行白片成分。
2.根据权利要求1所述一种Al2O3陶瓷基片烧结工艺,其特征在于:所述尺寸检测详细步骤包括:在灯光下查看、透视,区分出合格品、待处理品和废品,挑出缺边、斜片、翘片,将分出合格品、待处理品和废品明确标识放置。
3.根据权利要求1所述一种Al2O3陶瓷基片烧结工艺,其特征在于:所述磨片步骤包括:开启磨床电源预热10分钟,同时对磨床养护,按磨床操作规程启动台面,开始工作,将磨片按规定磨削6面操作,先是初磨A面到精磨保留尺寸,磨B面,同A面,精磨从D面开始磨到B面保留尺寸,然后磨B面到规定尺寸,再磨C面,同D面,最后磨A面到最终产品规定尺寸。
4.根据权利要求1所述一种Al2O3陶瓷基片烧结工艺,其特征在于:所述磨片精度如下:初磨A、B面磨到40.8--41mm,精磨B、C面到40.4--40.5mm,进刀量每次0.02mm,精磨最后0.2mm时进刀量每次为0.01mm。
5.根据权利要求1所述一种Al2O3陶瓷基片烧结工艺,其特征在于:所述煅烧的详细步骤在于:将待煅烧基片进行捆扎之后放入煅烧窑中进行煅烧。
6.根据权利要求1所述一种Al2O3陶瓷基片烧结工艺,其特征在于:所述煅烧的温度和煅烧时间为:第一阶段50--400℃/170分钟,第二阶段400--700℃/160分钟,第三阶段700--1150℃/160分钟,第四阶段1150℃保温360分钟。
7.根据权利要求1所述一种Al2O3陶瓷基片烧结工艺,其特征在于:所述压烧温度详细控制为:第一阶段50--400℃/180分钟,第二阶段400--800℃/170分钟,第三阶段800--1200℃/170分钟,第四阶段1200℃保温360分钟。
8.根据权利要求1所述一种Al2O3陶瓷基片烧结工艺,其特征在于:所述基片生烧、压烧、煅烧时基片的放置规格为:60片每摞,每层10摞,每推板放置4层,每板共烧结2400片,每片之间采用粒径100µm左右的氧化铝粉敷粉均匀筛致生胚表面隔粘。
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