高强度高导热氮化硅基板的生产方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109851370A(43)申请公布日2019.06.07(21)申请号201910223395.4(22)申请日2019.03.22(71)申请人常德科锐新材料科技有限公司地址415100湖南省常德市鼎城区灌溪镇岗市村8组(72)发明人肖志才肖毅(74)专利代理机构常德市长城专利事务所(普通合伙)43204代理人张启炎(51)Int.Cl.C04B35/593(2006.01)C04B35/622(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称高强度高导热氮化硅基板的生产方法(57)摘要高强度高导热氮化硅基板的生产方法，具体步骤：一、备料：A、氮化硅基板；B、准备覆盖料；二、压模：首先，在模具中添加覆盖料，其次加入基板料，最后加入覆盖料，压实后形成三明治胚料。三、烧结：把上述成型的三明治胚料放入震荡热压炉的石墨板夹层中，在震荡、加压、氮气保护下进行热夯实烧结；四、机加工：将覆盖料刮去，氮化硅基板胚子经加工磨光即可成为产品。本发明的优点是：1、覆盖料起到了增强薄片基板胚料强度的作用，使其转移操作时不开裂，在烧结的过程中，保护薄片。2、在压模过程中没有使用胶粘剂，节能，使基板密度更高。3、粉胚料是在震荡热压中被强迫的扩散与传质，强度高，提高了导热率。CN109851370ACN109851370A权利要求书1/1页1.高强度高导热氮化硅基板的生产方法，所述基板的的尺寸主要是边长为100mm-200mm的正方形或长方形，板厚为0.3-0.7mm，所述基板的成分，按重量比例如下：氮化硅78-82份，三氧化二镱0.5-1.5份，氧化鎂7-9份，氧化钇0.5-1.5份，其特征在于，具体步骤如下：一、备料：A、将上述原料粉末用砂磨机磨细，粒径D500.5微米，真空搅拌、真空烘干，造粒，用80目筛网过筛；B、准备覆盖料，覆盖料的成分按重量比例为氮化硼6，碳化硼4，上述两种粉末混合均匀后得覆盖料；二、压模：使用边长为100mm-200mm的长方形或正方形、高10-20mm的框形模具和程控压机，首先，在模具中添加覆盖料，刮平，按800kg/cm2的压力压平；其次加入基板料，刮平，按800kg/cm2的压力压平；最后加入覆盖料，刮平；按1200kg/cm2的压力压平，保压20秒钟后，被压实的三层胚料出模，这种上下有覆盖料，中间为基板料的胚料，俗称三明治胚料，在这种压实后的三明治胚料中，上下两层覆盖料厚度相等，每层覆盖料和基板料厚度之比为1.5-2:1，考虑到烧结时胚料的收缩，基板胚料的厚度为烧成厚度的1.5-1.7倍；三、烧结、机加工。2.根据权利要求1所述的高强度高导热氮化硅基板的生产方法，其特征在于，所述烧结是：把上述成型的三明治胚料放入震荡热压炉的石墨板夹层中，在震荡、加压、氮气保护下进行热夯实烧结，主压力150-200kg/cm2，震荡压力20-50kg/cm2，震荡频率，5-10次/分钟。3.根据权利要求2所述的高强度高导热氮化硅基板的生产方法，其特征在于，主压力和震荡压力对三明治胚料都是垂直均匀布置。4.根据权利要求1所述的高强度高导热氮化硅基板的生产方法，其特征在于，机加工是：由于覆盖料在1800°C是不能被烧结的，胚料出炉后使用刮刀将覆盖料刮去，过筛、保留下次再用，氮化硅基板胚子经加工磨光即成为用户使用的氮化硅基板了。2CN109851370A说明书1/3页高强度高导热氮化硅基板的生产方法技术领域[0001]本发明属于电子元器件的新材料，即一种高强度高导热氮化硅基板的生产方法。背景技术[0002]随着人类的技术发展，电力驱动的机动设备越来越多，飞机、高铁、轮船、电动汽车等都在向电力驱动方向发展，其意义是环保、降低污染，节能、自动化水平高。由于电力驱动功率大，控制电动机的绝缘栅双极晶体管（IGBT），大功率器件，它的散热问题变得非常重要，过去常用的氧化铝陶瓷基板做导热基板，但其抗弯强度不高，在300MPa左右，导热率不高，一般在20W/mk左右，氮化铝陶瓷基板导热率大于120W/mk，但抗弯强度不高，在300MPa左右，氧化铝陶瓷基板和氮化铝陶瓷基板都不能充分满足大功率元器件的要求，如何把陶瓷基板做到导热率大于90W/mk，抗弯强度大于800MPa，断裂韧性大于7Mpa.m1/2，已成为陶瓷基板这一领域的重中之重。[0003]氮化硅高导热陶瓷基板的各种技术参数能全面满足这一要求。但生产工艺复杂。目前生产高强度高导热氮化硅基板的尺寸主要是边长为100mm-200mm的正方形，板厚为0.3-0.7mm。其成型、烧结的方法主要有下述两种：一、流延成型、气压烧结方法。把陶瓷粉末和各种胶粘剂混合在一起，制成稀膏状，流延成平面，真空高温脱胶，然后在氮