[发明专利]一种氮化硅陶瓷基片的制备方法

说明书

本发明提供了一种氮化硅陶瓷基片的制备方法，包括如下步骤：步骤S1、将α‑Si₃N₄粉末、β‑Si₃N₄晶须、h‑BN粉末、烧结助剂和粘结剂通过辊压成型，制备得到β‑Si₃N₄晶须定向排列的片状坯体；步骤S2、将所述片状坯体经过脱脂处理后，得到脱脂坯体；步骤S3、将所述脱脂坯体进行气压烧结，使α‑Si₃N₄在所述β‑Si₃N₄晶须的诱导下发生相变并促进β‑Si₃N₄晶粒的取向生长，制备得到β‑Si₃N₄棒状晶粒定向排列的氮化硅陶瓷基片。本发明解决了现有的氮化硅陶瓷基片中氮化硅棒状晶粒杂乱排布，导致氮化硅陶瓷基片材料的散热性能不佳的问题。

技术领域

本发明涉及无机陶瓷材料技术领域，具体而言，涉及一种氮化硅陶瓷基片的制备方法。

背景技术

高频PCB电路板是构成包括射频前端和滤波器元件的基本元件，由贵金属电子浆料在绝缘基板上构筑电路形成。在高频应用背景下，降低传输损耗的需求更趋迫切，而高频陶瓷基板具有介质损耗小，热阻值小的优势，与高传导金属电路配套构成PCB电路板，可避免信号损耗，并增加元件稳定度和延长使用寿命。

氮化硅(Si₃N₄)陶瓷具有硬度大、强度高、热膨胀系数小、摩擦系数小、抗高温蠕变、化学稳定性好等诸多优异性能，是综合性能极佳的结构陶瓷材料。而目前研究较为成熟的氧化铝陶瓷基片热导率较低，且热膨胀系数相对硅单晶而言偏高，使之在高频、大功率、大规模集成电路中的应用受到限制；氮化铝陶瓷基片力学可靠性较差，而氧化铍陶瓷基片有毒且污染环境。与传统的氧化铝、氮化铝陶瓷基板相比，氮化硅陶瓷基片综合性能优异，有望解决大功率半导体器件用陶瓷基板材料的迫切需求，其具有广阔的市场应用前景。但目前氮化硅陶瓷基片中的氮化硅棒状晶粒的杂乱排布和团聚导致其不能充分发挥出相应作用，既影响了氮化硅陶瓷基片的散热性能，也限制了氮化硅陶瓷基片材料的应用。

发明内容

本发明旨在解决现有的氮化硅陶瓷基片中氮化硅棒状晶粒杂乱排布，导致氮化硅陶瓷基片材料的散热性能不佳的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种氮化硅陶瓷基片的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1、将α-Si₃N₄粉末、β-Si₃N₄晶须、h-BN粉末、烧结助剂和粘结剂通过辊压成型，制备得到β-Si₃N₄晶须定向排列的片状坯体；

步骤S2、将所述片状坯体经过脱脂处理后，得到脱脂坯体；

步骤S3、将所述脱脂坯体进行气压烧结，使α-Si₃N₄在所述β-Si₃N₄晶须的诱导下发生相变并促进β-Si₃N₄晶粒的取向生长，制备得到β-Si₃N₄棒状晶粒定向排列的氮化硅陶瓷基片。

优选地，制备所述β-Si₃N₄晶须定向排列的片状坯体包括：将所述α-Si₃N₄粉末、所述β-Si₃N₄晶须、所述h-BN粉末和所述烧结助剂混合均匀，得到混合粉体，再将所述混合粉体与所述粘结剂经过辊压成型，制备得到所述β-Si₃N₄晶须定向排列的片状坯体。

优选地，制备所述β-Si₃N₄晶须定向排列的片状坯体包括：