本發(fā)明涉及電子元器件制備領(lǐng)域，詳細(xì)地講是一種制作氮化硅陶瓷電路基板的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
眾所周知，氮化鋁基片（DPC）主要是基于氧化鋁陶瓷基板發(fā)展起來(lái)的陶瓷表面金屬化技術(shù)。氮化鋁基片與氧化鋁基片相比具有更高的導(dǎo)熱特性，同時(shí)DPC基板具有銅箔的高導(dǎo)電特性，兩者結(jié)合制備的A1N-DPC基板具有優(yōu)良的電絕緣性能，高熱導(dǎo)率，較高的附著強(qiáng)度，低介電常數(shù)、低介電損耗、耐高溫、抗冷熱沖擊能力等特性，是一種重要的電子線路基片材料，被廣泛應(yīng)用于大功率電力電子模塊，如大功率DC／DC電源模塊、固態(tài)繼電器和功率模塊用封裝外殼中等領(lǐng)域。由于氮化硅的機(jī)械強(qiáng)度比其它陶瓷高，所以氮化硅陶瓷基板能夠幫助設(shè)計(jì)者在嚴(yán)苛的工作環(huán)境以及 HEV/EV 和其它可再生能源應(yīng)用條件下實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要的長(zhǎng)壽命。
氮化硅陶瓷電路基板的特點(diǎn)：采用氮化硅制成的陶瓷基板的撓曲強(qiáng)度比采用Al2O3和 AlN 制成的基板高。Si3N4的斷裂韌性甚至超過了氧化鋯摻雜陶瓷Si3N4陶瓷基板，主要應(yīng)用于電機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)中的電子元件上，陶瓷基板的可靠性一直受制于陶瓷較低的撓曲強(qiáng)度，而后者會(huì)降低熱循環(huán)能力。對(duì)于那些整合了極端熱和機(jī)械應(yīng)力的應(yīng)用（例如混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車 (HEV/EV) 而言，目前常用的氧化鋁陶瓷基板和氮化鋁陶瓷基板不是最佳選擇，氮化鋁陶瓷基板售價(jià)高，使用壽命短；氧化鋁陶瓷基板售價(jià)低，但是壽命更短，可靠性能不好。基板（陶瓷）和導(dǎo)體（銅）的熱膨脹系數(shù)存在很大差異，會(huì)在熱循環(huán)期間對(duì)鍵合區(qū)產(chǎn)生壓力，進(jìn)而降低可靠性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種制作氮化硅陶瓷電路基板的生產(chǎn)工藝，能夠適用于不同厚度的氮化硅陶瓷基板的生產(chǎn)，有利于降低陶瓷基板的生產(chǎn)成本，在陶瓷基板生產(chǎn)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種制作氮化硅陶瓷電路基板的生產(chǎn)工藝，其特征在于包括以下幾個(gè)步驟：
1）在氮化硅粉體中按比例加入燒結(jié)助劑，攪拌均勻得到粉體；
2）在得到的粉體中按比例加入有機(jī)溶劑后，經(jīng)研磨混料，制成混合均勻的漿料；
所述漿料pH值為9-10，在行星球磨機(jī)中，混磨22h后出料，將其在-0.09Pa條件下真空攪拌除氣約1h，得到固體積含量56%-58%、流速小于30s、8h內(nèi)不發(fā)生沉降的水基陶瓷料漿；
3）將所述水基陶瓷料漿通過噴凝制成陶瓷坯帶，并烘干成固體坯帶，將坯帶裁制成坯片；
4）將坯片送入燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)、冷卻后得到氮化硅陶瓷基板生坯；
5）研磨拋光：將所得氮化硅陶瓷基板生坯置于球磨機(jī)中進(jìn)行0.5微米的氮化硅干粉研磨和拋光，方法如下：
a.粗磨：所用粗磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度10—80um，金剛石顆粒圓度為0.4—0.7；
b.精磨：所用精磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度為1—10um，金剛石顆粒圓度為0.7—0.8；
c.拋光磨：所用拋光磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度為0.01--1um，金剛石顆粒圓度為0.80—0.85；
所述粗磨研磨劑、精磨研磨劑和拋光磨研磨劑與研磨基質(zhì)的質(zhì)量比例為1：1—1：6,所述基質(zhì)為水。
氮化硅陶瓷電路基板的原料按照質(zhì)量百分比計(jì)，由如下組分組成，氮化硅粉體的含量為75%-90%，燒結(jié)助劑的含量為3%-5%，有機(jī)溶劑的含量為7%-20%；
所述的氮化硅粉體的純度在99%以上，平均粒徑為0.4-0.6mm；
所述的燒結(jié)助劑為氧化釔、氧化鈦、氮化鈦、氧化鋁中的一種或幾種；
所述的有機(jī)溶劑按質(zhì)量百分比計(jì)，由如下組分組成：聚乙烯10%-15%，聚乙烯縮丁醛15%-18％，潤(rùn)滑劑1%-5%，丙烯酰胺2.5%-10%，熱塑性彈性體O-10%，增塑劑1%-3%，余量為懸浮劑。
所述的懸浮劑以有機(jī)溶劑的總質(zhì)量計(jì)算，JA-281分散劑10%-13%，N1N1-亞甲基雙丙烯酰胺懸浮劑1.25%-5%，去離子水12%-60%。
所述的增塑劑為丙三醇或乙二醇。
所述的粗磨研磨劑、精磨研磨劑和拋光磨研磨劑按質(zhì)量百分比計(jì)，其組成都為：金剛石顆粒25%，分散劑74%，氧化鈰0.5%，三聚磷酸鈉0.5%。
所述的分散劑為檸檬酸銨。
本發(fā)明的有益效果是，能夠適用于不同厚度的氮化硅陶瓷基板的生產(chǎn)，有利于降低陶瓷基板的生產(chǎn)成本，在陶瓷基板生產(chǎn)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。成型生產(chǎn)效率高，且易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化和自動(dòng)化，可改善產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一：
1）在氮化硅粉體中按比例加入燒結(jié)助劑，攪拌均勻得到粉體。
2）在得到的粉體中按比例加入有機(jī)溶劑后，經(jīng)研磨混料，制成混合均勻的漿料。所述漿料pH值為9，在行星球磨機(jī)中，混磨22h后出料，將其在-0.09Pa條件下真空攪拌除氣約1h，得到固體積含量56%、流速小于30s、8h內(nèi)不發(fā)生沉降的水基陶瓷料漿。
3）將所述水基陶瓷料漿通過噴凝制成陶瓷坯帶，并烘干成固體坯帶，將坯帶裁制成坯片。
4）將坯片送入燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)、冷卻后得到氮化硅陶瓷基板生坯。
5）研磨拋光：將所得氮化硅陶瓷基板生坯置于球磨機(jī)中進(jìn)行0.5微米的氮化硅干粉研磨和拋光，方法如下：
a.粗磨：所用粗磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度10um，金剛石顆粒圓度為0.4；
b.精磨：所用精磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度為1um，金剛石顆粒圓度為0.7；
c.拋光磨：所用拋光磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度為0.01um，金剛石顆粒圓度為0.80。
所述粗磨研磨劑、精磨研磨劑和拋光磨研磨劑與研磨基質(zhì)的質(zhì)量比例為1：1,所述基質(zhì)為水。
氮化硅陶瓷電路基板的原料按照質(zhì)量百分比計(jì)，由如下組分組成，氮化硅粉體的含量為75%%，燒結(jié)助劑的含量為5%，有機(jī)溶劑的含量為20%。
所述的氮化硅粉體的純度在99%以上，平均粒徑為0.4mm，所述的燒結(jié)助劑為氧化釔、氧化鈦，所述的有機(jī)溶劑按質(zhì)量百分比計(jì)，由如下組分組成：聚乙烯10%，聚乙烯縮丁醛15%，潤(rùn)滑劑1%，丙烯酰胺2.5%，增塑劑1%，余量為懸浮劑。
所述的懸浮劑以有機(jī)溶劑的總質(zhì)量計(jì)算，JA-281分散劑10%，N1N1-亞甲基雙丙烯酰胺懸浮劑1.5%，去離子水59%，所述的增塑劑為丙三醇。
所述的粗磨研磨劑、精磨研磨劑和拋光磨研磨劑按質(zhì)量百分比計(jì)，其組成都為：金剛石顆粒25%，分散劑74%，氧化鈰0.5%，三聚磷酸鈉0.5%，所述的分散劑為檸檬酸銨。
實(shí)施例二：
1）在氮化硅粉體中按比例加入燒結(jié)助劑，攪拌均勻得到粉體。
2）在得到的粉體中按比例加入有機(jī)溶劑后，經(jīng)研磨混料，制成混合均勻的漿料。所述漿料pH值為10，在行星球磨機(jī)中，混磨22h后出料，將其在-0.09Pa條件下真空攪拌除氣約1h，得到固體積含量58%、流速小于30s、8h內(nèi)不發(fā)生沉降的水基陶瓷料漿。
3）將所述水基陶瓷料漿通過噴凝制成陶瓷坯帶，并烘干成固體坯帶，將坯帶裁制成坯片。
4）將坯片送入燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)、冷卻后得到氮化硅陶瓷基板生坯。
5）研磨拋光：將所得氮化硅陶瓷基板生坯置于球磨機(jī)中進(jìn)行0.5微米的氮化硅干粉研磨和拋光，方法如下：
a.粗磨：所用粗磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度80um，金剛石顆粒圓度為0.7；
b.精磨：所用精磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度為10um，金剛石顆粒圓度為0.8；
c.拋光磨：所用拋光磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度為1um，金剛石顆粒圓度為0.85。
所述粗磨研磨劑、精磨研磨劑和拋光磨研磨劑與研磨基質(zhì)的質(zhì)量比例為1：6,所述基質(zhì)為水。
氮化硅陶瓷電路基板的原料按照質(zhì)量百分比計(jì)，由如下組分組成，氮化硅粉體的含量為90%，燒結(jié)助劑的含量為3%，有機(jī)溶劑的含量為7%。
所述的氮化硅粉體的純度在99%以上，平均粒徑為0.4mm，所述的燒結(jié)助劑為氧化釔、氮化鈦、氧化鋁，所述的有機(jī)溶劑按質(zhì)量百分比計(jì)，由如下組分組成：聚乙烯15%，聚乙烯縮丁醛18％，潤(rùn)滑劑5%，丙烯酰胺10%，熱塑性彈性體10%，增塑劑3%，余量為懸浮劑。
所述的懸浮劑以有機(jī)溶劑的總質(zhì)量計(jì)算，JA-281分散劑13%，N1N1-亞甲基雙丙烯酰胺懸浮劑5%，去離子水21%，所述的增塑劑為乙二醇。
所述的粗磨研磨劑、精磨研磨劑和拋光磨研磨劑按質(zhì)量百分比計(jì)，其組成都為：金剛石顆粒25%，分散劑74%，氧化鈰0.5%，三聚磷酸鈉0.5%，所述的分散劑為檸檬酸銨。
實(shí)施例三：
1）在氮化硅粉體中按比例加入燒結(jié)助劑，攪拌均勻得到粉體。
2）在得到的粉體中按比例加入有機(jī)溶劑后，經(jīng)研磨混料，制成混合均勻的漿料。所述漿料pH值為9，在行星球磨機(jī)中，混磨22h后出料，將其在-0.09Pa條件下真空攪拌除氣約1h，得到固體積含量57%、流速小于30s、8h內(nèi)不發(fā)生沉降的水基陶瓷料漿。
3）將所述水基陶瓷料漿通過噴凝制成陶瓷坯帶，并烘干成固體坯帶，將坯帶裁制成坯片。
4）將坯片送入燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)、冷卻后得到氮化硅陶瓷基板生坯。
5）研磨拋光：將所得氮化硅陶瓷基板生坯置于球磨機(jī)中進(jìn)行0.5微米的氮化硅干粉研磨和拋光，方法如下：
a.粗磨：所用粗磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度60um，金剛石顆粒圓度為0.5；
b.精磨：所用精磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度為7um，金剛石顆粒圓度為0.7；
c.拋光磨：所用拋光磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度為0.5um，金剛石顆粒圓度為0.82。
所述粗磨研磨劑、精磨研磨劑和拋光磨研磨劑與研磨基質(zhì)的質(zhì)量比例為1：4,所述基質(zhì)為水。
氮化硅陶瓷電路基板的原料按照質(zhì)量百分比計(jì)，由如下組分組成，氮化硅粉體的含量為80%，燒結(jié)助劑的含量為4%，有機(jī)溶劑的含量為16%。
所述的氮化硅粉體的純度在99%以上，平均粒徑為0.5mm，所述的燒結(jié)助劑為氮化鈦，所述的有機(jī)溶劑按質(zhì)量百分比計(jì)，由如下組分組成：聚乙烯12%，聚乙烯縮丁醛17％，潤(rùn)滑劑2%，丙烯酰胺5%，熱塑性彈性體8%，增塑劑2%，余量為懸浮劑。
所述的懸浮劑以有機(jī)溶劑的總質(zhì)量計(jì)算，JA-281分散劑12%，N1N1-亞甲基雙丙烯酰胺懸浮劑4%，去離子水38%，所述的增塑劑為丙三醇。
所述的粗磨研磨劑、精磨研磨劑和拋光磨研磨劑按質(zhì)量百分比計(jì)，其組成都為：金剛石顆粒25%，分散劑74%，氧化鈰0.5%，三聚磷酸鈉0.5%，所述的分散劑為檸檬酸銨。