一种金属和氮化硅陶瓷高温共烧复合基板的方法

技术领域

本发明涉及复合基板技术领域，具体为一种金属和氮化硅陶瓷高温共烧复合基板的方法。

背景技术

属和陶瓷高温共烧陶瓷主要有氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷和氮化硅陶瓷等。金属和氮化硅陶瓷高温共烧复合基板的优点是热导率高、机械强度高、绝缘性能和电性能俱佳及热膨胀系数与芯片匹配等，主要应用于MCM基板、封装、大功率器件的基板、氮化硅陶瓷加热棒及管壳等应用领域。氮化硅陶瓷烧结温度一般在1700℃～1900℃，与之共烧的金属浆料也就只有钨钼耐高温的金属浆料可以匹配使用。

发明内容

本发明的目的克服现有技术的不足，提供一种金属和氮化硅陶瓷高温共烧复合基板的方法，具有高温共烧出高热导的金属和氮化硅陶瓷、抗弯强度好的优点，解决了现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种金属和氮化硅陶瓷高温共烧复合基板的方法，包括多层陶瓷、氮化硅陶瓷生坯膜和钨钼浆料，所述工艺包括高温烧结工艺、多层陶瓷生产工艺、丝网印刷工艺、叠压工艺、切片工艺和生产工艺，所述器件包括：排胶炉和气氛气压烧结炉。

步骤如下：

（1）使用氮化硅陶瓷生坯膜和钨钼浆料按照（HTCC）进行丝网印刷，得到胚片；

（2）将上述（1）胚片进行多层陶瓷打孔丝网印刷、叠压和切片工艺制作出氮化硅陶瓷生坯片A；

（3）将上述（2）氮化硅陶瓷生坯片A放在氮化硅陶瓷承烧板，放入排胶炉中排胶，氮气气氛下排胶，氮气流量为3m3/h，排胶升温速率为1--2℃/min，排胶保温温度30--800℃，保温时间3小时，30---480℃以下随炉降温，得到氮化硅陶瓷生坯片B；

（4）按照烧结曲线对装入炉中的氮化硅陶瓷生坯片B进行高温烧结，在气氛气压烧结炉氮气气氛下，烧结温度为1700℃～1900℃，保温时间2～8小时，制得烧件。

优选的，所述多层陶瓷生产工艺步骤包括：生坯膜配料、流延生坯膜、生坯膜分切成生瓷片、生瓷片打孔、注浆、丝网印刷、生瓷片叠片层压形成多层瓷片、多层生瓷片热切成生坯片、再进行排胶后，放入气氛气压烧结炉中进行高温烧结。

优选的，所述氮化硅陶瓷生坯膜生产工艺包括：氮化硅陶瓷粉、助烧剂氧化钇、粘结剂、流平剂和增塑剂，所述重量比为氧化钇占总重量的4%～7%、粘结剂占总重量的4%～8%、增塑剂和流平剂占总重量的5%～8%，其余为氮化硅陶瓷粉体，将上述材料混合成生胚膜放入氮气气氛中排胶，生坯膜放置在承烧板上，承烧板采用氮化硅陶瓷板，升温速率小于5℃/min，最高温度30℃～800℃，保温时间3～8小时，制得氮化硅陶瓷生坯膜。

优选的，所述钨钼浆料组成包括钨粉、钼粉、粘结剂和润湿剂等，其重量比是钨钼粉占80-90%、粘结剂5-8%、润湿剂5-8%，润湿剂指酒精、丙酮和聚乙二醇等。

该发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1：一种金属和氮化硅陶瓷高温共烧复合基板的方法制作出的共烧氮化铝陶瓷的热导率、抗弯强度和金属化粘结强度满足功率电力电子器件的使用要求，通过本方法的烧结方式可得到共烧氮化铝陶瓷的热导率、抗弯强度和金属化粘结强度满足功率电力电子器件的使用要求。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚，但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制，本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

实施例1

一种金属和氮化硅陶瓷高温共烧复合基板的方法，包括多层陶瓷、氮化硅陶瓷生坯膜和钨钼浆料，工艺包括高温烧结工艺、多层陶瓷生产工艺、丝网印刷工艺、叠压工艺、切片工艺和生产工艺，器件包括：排胶炉和气氛气压烧结炉，气氛气压烧结炉中的烧结气氛为还原性气氛，烧结保温温度1700℃～1900℃，保温时间3～6小时；

步骤如下：

（1）按照重量比氮化硅陶瓷粉80%、氧化钇5%、粘结剂7%、增塑剂3%、增塑剂和流平剂5%配置生瓷浆料，将上述材料混合成生胚膜放入氮气气氛中排胶，生坯膜放置在承烧板上，承烧板采用氮化硅陶瓷板，升温速率小于5℃/min，最高温度800℃，保温时间6小时，制得氮化硅陶瓷生坯膜，氮化硅陶瓷生坯膜表面通过印刷工艺印刷钨钼金属浆料；

（2）将上述（1）胚片进行多层陶瓷打孔丝网印刷、叠压和切片工艺制作出氮化硅陶瓷生坯片A；

（3）将生坯膜放在氮化硅陶瓷承烧板上，放入排胶炉中，氮气气氛下排胶，制得生坯片，氮气流量为3m3/h，排胶升温速率为2℃/min，排胶保温温度800℃，保温时间3小时，480℃以下随炉降温，得到氮化硅陶瓷生坯片B；

（5）按照烧结曲线对装入炉中的氮化硅陶瓷生坯片B进行高温烧结，在气氛气压烧结炉氮气气氛下，烧结温度为1700℃～1900℃，保温时间2～8小时，制得烧件。

根据以上步骤，制作出的共烧氮化铝陶瓷的热导率、抗弯强度和金属化粘结强度满足功率电力电子器件的使用要求，通过本方法的烧结方式可得到共烧氮化铝陶瓷的热导率、抗弯强度和金属化粘结强度满足功率电力电子器件的使用要求。

综上：本发明一种金属和氮化硅陶瓷高温共烧复合基板的方法在开始时，使用氮化硅陶瓷生坯膜和钨钼浆料按照（HTCC）进行丝网印刷，得到胚片，将上述胚片进行多层陶瓷打孔丝网印刷、叠压和切片工艺制作出氮化硅陶瓷生坯片A，将上述氮化硅陶瓷生坯片A放在氮化硅陶瓷承烧板，放入排胶炉中排胶，氮气气氛下排胶，氮气流量为3m3/h，排胶升温速率为1--2℃/min，排胶保温温度30--800℃，保温时间3小时，30---480℃以下随炉降温，得到氮化硅陶瓷生坯片B，将上述氮化硅陶瓷生坯片B放入气氛气压烧结炉中，进行氮气气体高温共烧，烧结保温温度1700℃～1900℃，保温时间3～6小时，升温速率设置为5℃/min，降温速率是5℃/min，800℃以下随炉降温，得到氮化硅陶瓷生坯片C，按照烧结曲线对装入炉中的氮化硅陶瓷生坯片C进行高温烧结，在气氛气压烧结炉氮气气氛下，烧结温度为1700℃～1900℃，保温时间2～8小时，制得烧件；通过以上步骤制作出的共烧氮化铝陶瓷的热导率、抗弯强度和金属化粘结强度满足功率电力电子器件的使用要求，通过本方法的烧结方式可得到共烧氮化铝陶瓷的热导率、抗弯强度和金属化粘结强度满足功率电力电子器件的使用要求。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。