本申請(qǐng)涉及陶瓷材料，特別是涉及一種陶瓷板及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、氮化硅基板因其出色的熱性能、機(jī)械性能和電性能在陶瓷板領(lǐng)域備受關(guān)注。氮化硅陶瓷板的amb覆銅機(jī)理是通過焊料或焊片種的ti與氮化硅表面的n結(jié)合，形成tin結(jié)合層從而實(shí)現(xiàn)金屬和陶瓷連接。因此氮化硅陶瓷板如具有粗糙的表面和不連貫的晶粒，不連貫的晶粒表面會(huì)造成結(jié)合層不連貫，空洞率高的問題，最終會(huì)影響結(jié)合強(qiáng)度和可靠性，對(duì)基板的下一道工序——覆銅產(chǎn)生一定的挑戰(zhàn)。

2、傳統(tǒng)的氮化硅基板制備方法往往難以有效地控制晶粒的生長取向，尤其是燒結(jié)后陶瓷的物相為長柱狀的β-si3n4，單個(gè)晶粒的性能存在明顯的各向異性，導(dǎo)致基板表面的結(jié)構(gòu)均勻性不佳，不僅在很大程度上影響了覆銅結(jié)合強(qiáng)度，在基板使用過程中，特別是在溫度變化較大的環(huán)境中，還容易產(chǎn)生裂紋，且這些裂紋容易延伸擴(kuò)展，嚴(yán)重影響了基板的可靠性和使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要提供一種可以控制氮化硅晶粒的生長取向、提升可靠性和使用壽命的陶瓷板及其制備方法和應(yīng)用。

2、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N陶瓷板的制備方法，包括以下步驟：

3、利用第一陶瓷料制備第一陶瓷片，利用第二陶瓷料制備第二陶瓷片；其中，所述第一陶瓷料包括第一氮化硅，所述第一氮化硅包括β相氮化硅，所述第二陶瓷料包括第二氮化硅，所述第二氮化硅為α相氮化硅；

4、層疊所述第一陶瓷片以及所述第二陶瓷片，加壓，制備待燒結(jié)的生膜片；

5、燒結(jié)所述待燒結(jié)的生膜片，制備所述陶瓷板。

6、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一氮化硅的組成包括質(zhì)量比為(0.1~20)?:?(60~95)的β相氮化硅以及α相氮化硅。

7、在其中一個(gè)實(shí)施例中，滿足以下一個(gè)或多個(gè)條件：

8、（1）所述第一陶瓷料的組成以質(zhì)量份數(shù)計(jì)包括80份~100份所述第一氮化硅、5份~20份的第一燒結(jié)輔料以及100份~150份的第一助劑；

9、（2）所述第二陶瓷料的組成以質(zhì)量份數(shù)計(jì)包括80份~100份所述第二氮化硅、5份~20份的第二燒結(jié)輔料以及100份~150份的第二助劑；

10、（3）所述β相氮化硅d50的粒徑為1μm?~10μm；

11、（4）所述β相氮化硅的長徑比為1~12；

12、（5）所述α相氮化硅d50的粒徑為0.1μm?~2μm。

13、在其中一個(gè)實(shí)施例中，滿足以下一個(gè)或兩個(gè)條件：

14、（1）所述第一燒結(jié)輔料以及所述第二燒結(jié)輔料各自獨(dú)立地包括氧化釔、氧化鐿、氧化鑭、氧化鈧、氧化鈰、硅化釔、氫化釔、氧化鎂、氧化鋯、氧化鈣、氫氧化鈣、氫氧化鎂、碳酸鎂、碳酸鈣以及氮化硅鎂中的一種或多種；

15、（2）所述第一助劑以及所述第二助劑各自獨(dú)立地包括質(zhì)量比為?(0.2~6)?:?(5~25)?:?(2~20)?:?(20~200)的分散劑、粘結(jié)劑、塑化劑以及溶劑。

16、在其中一個(gè)實(shí)施例中，加壓之前還包括制備第三陶瓷片的步驟：利用所述第一陶瓷料制備第三陶瓷片，所述第三陶瓷片設(shè)置在所述第二陶瓷片遠(yuǎn)離所述第一陶瓷片的一側(cè)表面。

17、在其中一個(gè)實(shí)施例中，滿足以下一個(gè)或兩個(gè)條件：

18、（1）所述第一陶瓷片以及所述第三陶瓷片的厚度各自獨(dú)立地為0.05mm~0.5mm；

19、（2）所述第二陶瓷片的厚度為0.15mm~1.5mm。

20、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述燒結(jié)滿足以下一個(gè)或多個(gè)條件：

21、（1）燒結(jié)溫度為950℃~1950℃；

22、（2）燒結(jié)時(shí)間為2h~14h；

23、（3）所述待燒結(jié)的生膜片的厚度為0.25mm~2.5mm。

24、本申請(qǐng)還提供一種陶瓷板，按照如上述的制備方法制得。

25、在其中一個(gè)實(shí)施例中，包括第一陶瓷層、第二陶瓷層以及第三陶瓷層，所述第二陶瓷層設(shè)置在所述第一陶瓷層以及所述第三陶瓷層之間；

26、其中，所述第一陶瓷層以及所述第三陶瓷層的厚度各自獨(dú)立地為20μm?~500μm，所述第二陶瓷層的厚度為150μm~1500μm。

27、本申請(qǐng)還提供上述的陶瓷板在制備印刷電路板、散熱裝置或封裝結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。

28、本申請(qǐng)?zhí)峁┑奶沾砂?，通過含有β相氮化硅以及僅含有α相氮化硅的陶瓷漿料分別制備陶瓷片后依次經(jīng)過加壓以及煅燒，可以一定程度上控制氮化硅晶粒的生長取向，燒結(jié)摻雜β相氮化硅的陶瓷料，接近β相氮化硅的α相氮化硅會(huì)被誘導(dǎo)成在陶瓷片水平平面接近垂直方向（陶瓷板厚度方向）生長趨勢，β相氮化硅相經(jīng)燒結(jié)后在陶瓷片水平平面接近水平方向生長趨勢，實(shí)現(xiàn)層間氮化硅晶粒間的連續(xù)性，同時(shí)可以提高在陶瓷板進(jìn)行覆銅后的性能，上述制得的陶瓷板還可以抑制裂紋在陶瓷內(nèi)部的延伸，提高陶瓷板的韌性和抗熱循環(huán)性能。

技術(shù)特征：

1.一種陶瓷板的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的陶瓷板的制備方法，其特征在于，所述第一氮化硅的組成包括質(zhì)量比為(0.1~20)?:?(60~95)的β相氮化硅以及α相氮化硅。

3.如權(quán)利要求1或2所述的陶瓷板的制備方法，其特征在于，滿足以下一個(gè)或多個(gè)條件：

4.如權(quán)利要求3所述的陶瓷板的制備方法，其特征在于，滿足以下一個(gè)或兩個(gè)條件：

5.如權(quán)利要求1、2和4任一項(xiàng)所述的陶瓷板的制備方法，其特征在于，加壓之前還包括制備第三陶瓷片的步驟：利用所述第一陶瓷料制備第三陶瓷片，所述第三陶瓷片設(shè)置在所述第二陶瓷片遠(yuǎn)離所述第一陶瓷片的一側(cè)表面。

6.如權(quán)利要求5所述的陶瓷板的制備方法，其特征在于，滿足以下一個(gè)或兩個(gè)條件：

7.如權(quán)利要求1、2和4任一項(xiàng)所述的陶瓷板的制備方法，其特征在于，所述燒結(jié)滿足以下一個(gè)或多個(gè)條件：

8.一種陶瓷板，其特征在于，按照如權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述的制備方法制得。

9.如權(quán)利要求8所述的陶瓷板，其特征在于，包括第一陶瓷層、第二陶瓷層以及第三陶瓷層，所述第二陶瓷層設(shè)置在所述第一陶瓷層以及所述第三陶瓷層之間；

10.如權(quán)利要求8或9所述的陶瓷板在制備印刷電路板、散熱裝置或封裝結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┑奶沾砂寮捌渲苽浞椒ê蛻?yīng)用。陶瓷板的制備方法包括以下步驟：利用第一陶瓷料制備第一陶瓷片，利用第二陶瓷料制備第二陶瓷片；其中，第一陶瓷料包括第一氮化硅，第一氮化硅包括β相氮化硅，第二陶瓷料包括第二氮化硅，第二氮化硅為α相氮化硅；層疊第一陶瓷片以及第二陶瓷片，加壓，制備待燒結(jié)的生膜片；燒結(jié)待燒結(jié)的生膜片，制備陶瓷板。通過含有β相氮化硅以及僅含有α相氮化硅的陶瓷漿料分別制備陶瓷片后依次經(jīng)過加壓以及煅燒制備陶瓷板，一定程度上控制氮化硅晶粒的生長取向，實(shí)現(xiàn)晶粒間的連續(xù)性，提高在陶瓷板進(jìn)行覆銅后的性能，還可以抑制裂紋在陶瓷內(nèi)部的延伸，提高陶瓷板的抗熱循環(huán)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：胡創(chuàng)創(chuàng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：長沙瑤熙半導(dǎo)體科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15