[发明专利]高强度高导热氮化硅基板的生产方法

说明书

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。

技术领域

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

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120 W/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90 W/mk，抗弯强度大于800MPa，断裂韧性大于7Mpa.m^1/2，已成为陶瓷基板这一领域的重中之重。

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，然后在氮气压力下烧结而成，由于氮化硅陶瓷是共价键结构，而高导热氮化硅又要求和氧化镁结合，烧结温度大于1900°C，氮气压力大于5 MPa。氮气与石墨在高温下有一定的反应，因此氮气氛烧结氮化硅对烧结设备要求比较高，同时流延成型含胶粘剂的量比较大，脱胶时，废气排放比较严重，除碳不彻底，基板空隙较多，质量不高。

二、热压烧结大块成型、使用多线锯切割成片的方法。使用热压设备，把氮化硅粉末压制成120mmX120mmX30mm的胚体，使用多线锯切割制成薄板后分别研磨，这种多线锯切割方法效率低，成本高，不能大批量生产。

上述两种方法生产的产品均不是质量最好的，特别是氮化硅基板强度不理想。

发明内容

为了克服上述两种方法的不足，本发明提出了一种高强度高导热氮化硅基板的生产方法。

这种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，