CN116693300A - 一种高导热氮化硅基板烧结配方和烧结工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高导热氮化硅基板烧结配方和烧结工艺，属于新材料技术领域，本申请通过对氮化硅粉体和助烧剂进行科学配比，并在工艺参数上进行优化处理，从而大大改善了氮化硅基板的热导率，能够达到170W·m‑1·K‑1以上，同时保证了良好的机械性能。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷材料技术领域，具体涉及一种高导热氮化硅基板烧结配方和烧结工艺。
背景技术
氮化硅陶瓷是一种新型多功能材料，它具有良好的机械性能、耐热性、耐腐蚀性、耐磨性、耐化学性、导电性和热稳定性等优点。因此，氮化硅陶瓷在很多领域都有着广泛的应用，如电子工业、化工工业、机械工业、航空航天工业等。特别是在电子工业领域，氮化硅陶瓷作为功率电子器件的基板封装材料，要求氮化硅陶瓷具有较高的高导热性能，如果热量不能及时有效地传导散失，电子器件会因为长时高温状态影响性能甚至损坏。
现有技术中，专利申请公开号为CN110423122A的一种低损耗、高导热氮化硅陶瓷的制备方法，其通过调整氮化硅粗粉和细粉配比，来改善热导率达到90W·m-1·K-1以上；专利申请公开号为CN115557792A的具有优异力学性能的高导热氮化硅陶瓷材料及制备方法，以α-Si3N4粉和Si粉为主要原料，以无氧稀土化合物/无氧镁化合物为二元复合烧结助剂，通过两步烧结的方法制备氮化硅陶瓷材料，其热导率95～140W·m-1·K-1。
以上可知，通过上述烧结方式制备的氮化硅基板，其热导率均没有超过150W·m-1·K-1，针对于大型集成电路等发热量较大的电器元件，仍然存在着散热效果不好的问题。
发明内容
为此，本发明提供一种高导热氮化硅基板烧结配方和烧结工艺，以解决现有技术中存在的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
根据本发明的第一方面，
一种高导热氮化硅基板烧结配方，包括如下重量份原料：
进一步地，包括如下重量份原料：
进一步地，包括如下重量份原料：
进一步地，包括如下重量份原料：
根据本发明的第二方面，提供了一种高导热氮化硅基板烧结工艺，包括如下步骤：
1)称取定量的氮化硅粉体和助烧剂进行混合；
2)通过球磨工艺将粉体、粘结剂、溶剂、增塑剂、分散剂混合球磨30-48小时；
3)将混合好的浆料通过真空脱泡去除里面的气泡；
4)将脱泡好的浆料通过氮气加压到采用水平溢流法的流延料盒到刮刀，通过刮刀一定的高度制成湿膜到烘箱，经过温度曲线和微风把里面的易挥发溶剂蒸发掉，制作出有一定韧性的生坯进行裁剪并收卷成卷到下一道工序；
5)将成卷的生坯安装在裁片机进行加热切割成需要的尺寸；
6)利用真空包装机把多片生坯叠成所要的厚度，放入等静压用60Mpa进行压合；
7)利用丝网印刷机在生坯表面印刷隔离粉，5-10片累叠在一起；
8)把累叠好的生坯放入真空排胶炉进行排胶处理成素坯；
9)把排胶好的素坯放入石墨坩埚里进行压力烧结，充入氮气，压力在6-10Mpa，烧结时间48-72小时。
进一步地，其中，步骤1)中，所述助烧剂为氧化铝AL2O3、氧化铈CeO2和氧化镁MgO。
进一步地，其中，步骤7)中，隔离粉厚度为0.01mm。
进一步地，其中，步骤8)中，排胶时间为2小时。
进一步地，其中，步骤9)中，烧结压力为8Mpa，烧结时间60小时。
进一步地，其中，步骤9)中，烧结温度为1750-1950℃。
本发明具有如下优点：
本申请通过对氮化硅粉体和助烧剂进行科学配比，并在工艺参数上进行优化处理，从而大大改善了氮化硅基板的热导率，能够达到170W·m-1·K-1以上，同时保证了良好的机械性能。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种高导热氮化硅基板烧结配方，包括如下重量份原料：
根据本发明的第二方面，提供了一种高导热氮化硅基板烧结工艺，包括如下步骤：
1)称取定量的氮化硅粉体和助烧剂进行混合；
2)通过球磨工艺将粉体、粘结剂、溶剂、增塑剂、分散剂混合球磨30-48小时；
3)将混合好的浆料通过真空脱泡去除里面的气泡；
4)将脱泡好的浆料通过氮气加压到采用水平溢流法的流延料盒到刮刀，通过刮刀一定的高度制成湿膜到烘箱，经过温度曲线和微风把里面的易挥发溶剂蒸发掉，制作出有一定韧性的生坯进行裁剪并收卷成卷到下一道工序；
5)将成卷的生坯安装在裁片机进行加热切割成需要的尺寸；
6)利用真空包装机把多片生坯叠成所要的厚度，放入等静压用60Mpa进行压合；
7)利用丝网印刷机在生坯表面印刷隔离粉，5-10片累叠在一起；
8)把累叠好的生坯放入真空排胶炉进行排胶处理成素坯；
9)把排胶好的素坯放入石墨坩埚里进行压力烧结，充入氮气，压力在6-10Mpa，烧结时间48-72小时。
进一步地，其中，步骤1)中，助烧剂为氧化铝AL2O3、氧化铈CeO2和氧化镁MgO。
进一步地，其中，步骤7)中，隔离粉厚度为0.01mm。
进一步地，其中，步骤8)中，排胶时间为2小时。
进一步地，其中，步骤9)中，烧结压力为8Mpa，烧结时间60小时。
进一步地，其中，步骤9)中，烧结温度为1750-1950℃。
基于上述说明，本申请还提供了如下的实施例。
实施例1
1)称取定量的氮化硅粉体和助烧剂进行混合；其中，
2)通过球磨工艺将粉体、粘结剂、溶剂、增塑剂、分散剂混合球磨36小时；
3)将混合好的浆料通过真空脱泡去除里面的气泡；
4)将脱泡好的浆料通过氮气加压到采用水平溢流法的流延料盒到刮刀，通过刮刀一定的高度制成湿膜到烘箱，经过温度曲线和微风把里面的易挥发溶剂蒸发掉，制作出有一定韧性的生坯进行裁剪并收卷成卷到下一道工序；
5)将成卷的生坯安装在裁片机进行加热切割成需要的尺寸；
6)利用真空包装机把多片生坯叠成所要的厚度，放入等静压用60Mpa进行压合；
7)利用丝网印刷机在生坯表面印刷隔离粉，8片累叠在一起，隔离粉厚度为0.01mm；
8)把累叠好的生坯放入真空排胶炉进行排胶处理成素坯，排胶时间为2小时；
9)把排胶好的素坯放入石墨坩埚里进行压力烧结，充入氮气，压力在8Mpa，烧结时间48小时，烧结温度为1750℃。
制备完成后测定其导热性能。
实施例2
1)称取定量的氮化硅粉体和助烧剂进行混合；其中，
2)通过球磨工艺将粉体、粘结剂、溶剂、增塑剂、分散剂混合球磨36小时；
3)将混合好的浆料通过真空脱泡去除里面的气泡；
4)将脱泡好的浆料通过氮气加压到采用水平溢流法的流延料盒到刮刀，通过刮刀一定的高度制成湿膜到烘箱，经过温度曲线和微风把里面的易挥发溶剂蒸发掉，制作出有一定韧性的生坯进行裁剪并收卷成卷到下一道工序；
5)将成卷的生坯安装在裁片机进行加热切割成需要的尺寸；
6)利用真空包装机把多片生坯叠成所要的厚度，放入等静压用60Mpa进行压合；
7)利用丝网印刷机在生坯表面印刷隔离粉，9片累叠在一起,隔离粉厚度为0.01mm；
8)把累叠好的生坯放入真空排胶炉进行排胶处理成素坯,排胶时间为2小时；
9)把排胶好的素坯放入石墨坩埚里进行压力烧结，充入氮气，压力在9Mpa，烧结时间50小时，烧结温度为1800℃。
制备完成后测定其导热性能。
实施例3
1)称取定量的氮化硅粉体和助烧剂进行混合；其中，
2)通过球磨工艺将粉体、粘结剂、溶剂、增塑剂、分散剂混合球磨48小时；
3)将混合好的浆料通过真空脱泡去除里面的气泡；
4)将脱泡好的浆料通过氮气加压到采用水平溢流法的流延料盒到刮刀，通过刮刀一定的高度制成湿膜到烘箱，经过温度曲线和微风把里面的易挥发溶剂蒸发掉，制作出有一定韧性的生坯进行裁剪并收卷成卷到下一道工序；
5)将成卷的生坯安装在裁片机进行加热切割成需要的尺寸；
6)利用真空包装机把多片生坯叠成所要的厚度，放入等静压用60Mpa进行压合；
7)利用丝网印刷机在生坯表面印刷隔离粉，6片累叠在一起，隔离粉厚度为0.01mm；
8)把累叠好的生坯放入真空排胶炉进行排胶处理成素坯，排胶时间为2小时；
9)把排胶好的素坯放入石墨坩埚里进行压力烧结，充入氮气，压力在8Mpa，烧结时间60小时，烧结温度为1900℃。
制备完成后测定其导热性能。
实施例4
1)称取定量的氮化硅粉体和助烧剂进行混合；其中，
2)通过球磨工艺将粉体、粘结剂、溶剂、增塑剂、分散剂混合球磨48小时；
3)将混合好的浆料通过真空脱泡去除里面的气泡；
4)将脱泡好的浆料通过氮气加压到采用水平溢流法的流延料盒到刮刀，通过刮刀一定的高度制成湿膜到烘箱，经过温度曲线和微风把里面的易挥发溶剂蒸发掉，制作出有一定韧性的生坯进行裁剪并收卷成卷到下一道工序；
5)将成卷的生坯安装在裁片机进行加热切割成需要的尺寸；
6)利用真空包装机把多片生坯叠成所要的厚度，放入等静压用60Mpa进行压合；
7)利用丝网印刷机在生坯表面印刷隔离粉，8片累叠在一起，隔离粉厚度为0.01mm；
8)把累叠好的生坯放入真空排胶炉进行排胶处理成素坯，排胶时间为2小时；
9)把排胶好的素坯放入石墨坩埚里进行压力烧结，充入氮气，压力在10Mpa，烧结时间48小时，烧结温度为1900℃。
制备完成后测定其导热性能。
实施例5
1)称取定量的氮化硅粉体和助烧剂进行混合；其中，
2)通过球磨工艺将粉体、粘结剂、溶剂、增塑剂、分散剂混合球磨40小时；
3)将混合好的浆料通过真空脱泡去除里面的气泡；
4)将脱泡好的浆料通过氮气加压到采用水平溢流法的流延料盒到刮刀，通过刮刀一定的高度制成湿膜到烘箱，经过温度曲线和微风把里面的易挥发溶剂蒸发掉，制作出有一定韧性的生坯进行裁剪并收卷成卷到下一道工序；
5)将成卷的生坯安装在裁片机进行加热切割成需要的尺寸；
6)利用真空包装机把多片生坯叠成所要的厚度，放入等静压用60Mpa进行压合；
7)利用丝网印刷机在生坯表面印刷隔离粉，10片累叠在一起，隔离粉厚度为0.01mm；
8)把累叠好的生坯放入真空排胶炉进行排胶处理成素坯，排胶时间为2小时；
9)把排胶好的素坯放入石墨坩埚里进行压力烧结，充入氮气，压力在9Mpa，烧结时间65小时，烧结温度为1800℃。
制备完成后测定其导热性能。
总结
上述实施例中，机械强度通过三点抗弯法测试，热导率经激光闪射法测试，实验数据列表如下：
| 机械强度(MPa) | 热导率(W·m-1·K-1) | |
| 实施例1 | 630 | 146.4 |
| 实施例2 | 595 | 132 |
| 实施例3 | 651 | 172.5 |
| 实施例4 | 687 | 153 |
| 实施例5 | 568 | 136 |
本申请通过对氮化硅粉体和助烧剂进行科学配比，并在工艺参数上进行优化处理，从而大大改善了氮化硅基板的热导率，能够达到170W·m-1·K-1以上，同时保证了良好的机械性能。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种高导热氮化硅基板烧结配方，其特征在于，包括如下重量份原料：
2.如权利要求1所述的高导热氮化硅基板烧结配方，其特征在于，包括如下重量份原料：
3.如权利要求2所述的高导热氮化硅基板烧结配方，其特征在于，包括如下重量份原料：
4.如权利要求3所述的高导热氮化硅基板烧结配方，其特征在于，包括如下重量份原料：
5.一种高导热氮化硅基板烧结工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)称取定量的氮化硅粉体和助烧剂进行混合；
2)通过球磨工艺将粉体、粘结剂、溶剂、增塑剂、分散剂混合球磨30-48小时；
3)将混合好的浆料通过真空脱泡去除里面的气泡；
4)将脱泡好的浆料通过氮气加压到采用水平溢流法的流延料盒到刮刀，通过刮刀一定的高度制成湿膜到烘箱，经过温度曲线和微风把里面的易挥发溶剂蒸发掉，制作出有一定韧性的生坯进行裁剪并收卷成卷到下一道工序；
5)将成卷的生坯安装在裁片机进行加热切割成需要的尺寸；
6)利用真空包装机把多片生坯叠成所要的厚度，放入等静压用60Mpa进行压合；
7)利用丝网印刷机在生坯表面印刷隔离粉，5-10片累叠在一起；
8)把累叠好的生坯放入真空排胶炉进行排胶处理成素坯；
9)把排胶好的素坯放入石墨坩埚里进行压力烧结，充入氮气，压力在6-10Mpa，烧结时间48-72小时。
6.如权利要求5所述的高导热氮化硅基板烧结工艺，其特征在于，其中，步骤1)中，所述助烧剂为氧化铝AL2O3、氧化铈CeO2和氧化镁MgO。
7.如权利要求5所述的高导热氮化硅基板烧结工艺，其特征在于，其中，步骤7)中，隔离粉厚度为0.01mm。
8.如权利要求5所述的高导热氮化硅基板烧结工艺，其特征在于，其中，步骤8)中，排胶时间为2小时。
9.如权利要求5所述的高导热氮化硅基板烧结工艺，其特征在于，其中，步骤9)中，烧结压力为8Mpa，烧结时间60小时。
10.如权利要求5所述的高导热氮化硅基板烧结工艺，其特征在于，其中，步骤9)中，烧结温度为1750-1950℃。
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| CN112159236A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-01-01 | 江苏贝色新材料有限公司 | 高导热氮化硅陶瓷基板及其制备方法 |
| CN113087531A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-07-09 | 广东工业大学 | 一种高强度高热导氮化硅陶瓷基板及其制备方法和应用 |
| CN113620716A (zh) * | 2021-09-02 | 2021-11-09 | 北京中材人工晶体研究院有限公司 | 一种氮化硅陶瓷基板及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 杨亮亮等: "MgO-Al2O3-CeO2复合烧结助剂对放电等离子烧结氮化硅陶瓷致密化和性能的影响", 硅酸盐学报, vol. 43, no. 12, pages 1712 - 1718 * |
| 范德蔚等: "β- Si3N4陶瓷热导率的研究现状", 硅酸盐通报, vol. 30, no. 5, pages 1105 - 1109 * |
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